KR101199185B1 - 제어식 냉각에 의한 지질 풍부 세포의 선별적인 파괴 방법 및 장치 - Google Patents

제어식 냉각에 의한 지질 풍부 세포의 선별적인 파괴 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제어식 냉각에 의해 지질 풍부 세포를 선별적으로 파괴시키는데 사용하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 제어식 냉각에 의한 지질 풍부 세포의 선별적인 파괴 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

제어식 냉각에 의한 지질 풍부 세포의 선별적인 파괴 방법 및 장치{METHODS AND DEVICES FOR SELECTIVE DISRUPTION OF LIPID RICH CELLS BY CONTROLLED COOLING}
본 명세서에서 인용되는 각각의 출원 및 특허, 및 각각의 출원 및 특허에서 인용되고 있는 각각의 문서 또는 참고문헌(각각의 발행된 특허의 진행중; "출원 인용 문서" 포함), 및 이들 출원 및 특허중 임의의 것에 상응하고/거나 그로부터 우선권을 주장하는 각각의 PCT 및 외국 출원, 및 각각의 출원 인용 문서에 인용되거나 참고되는 각각의 문서는 이로써 본 원에서 특별히 참고문헌으로서 인용된다. 더욱 일반적으로, 문서 또는 참고문헌은 본 명세서중 청구범위 앞의 참고목록에서 또는 명세서 그 자체내에서 인용되고; 각각의, 이들 문서 또는 참고문헌("본 원에서-인용되는 참고문헌") 및 각각의 본 원에서-인용되는 참고문헌에서 인용되는 각각의 문서 또는 참고문헌(제조사의 설명서, 사용 설명서 등 포함)은 이로써 본 원에서 특별히 참고문헌으로서 인용된다.
본 발명의 기술
본 발명은 제어식 냉각에 의해 지질 풍부 세포(lipid rich cells)를 선별적으로 파괴하는데 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 제어식 냉각에 의해 지질 풍부 세포를 선별적으로 파괴하는 방법을 수행할 때 사용하기 위한 장치, 및 선별적 파괴 방법 이전, 도중 및 그후에 발생하거나 다르게는 존재하는 상태를 모니터하거나, 검출하거나, 그에 영향을 주거나, 그에 작용하는 방법을 수행할 때 사용하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 다른 측면은 하기 개시(및 본 발명의 범주내에서)에 기술되거나, 그로부터 명백해진다.
신생아의 피하 지방 조직은 한랭에 매우 민감하다. 신생아에서 피하 지방 세포(fat cell), 또는 "지방세포(adipocyte)"의 세포내 지질 함량은 고 포화 트리글리세리드의 비가 증가되어 있는 것을 포함한다. 적당히 냉한 온도도 고 포화 지질 함량을 갖는 세포에 부작용을 일으킬 수 있고, 동시에 한랭에 노출된 후에 신생아의 피하 지방 조직은 지방세포 괴사가 되기 쉽다. 피하 지방 조직의 체온저하는 진피 및/또는 표피의 연합성 염증을 유발할 수 있다. 예를 들면, 신생아에서 한랭 지방층염 질환이 동통성 피부 병변을 유발한다고 공지되어 있다.
신생아가 성장함에 따라 지방세포의 세포내 트리글리세리드중 불포화 지방산에 대한 포화 지방산의 비는 점차적으로 감소하게 된다. 불포화 지방산의 함량이 높을수록 한랭에 보다 방어적이고, 유아에서 한랭 지방층염의 출현도 점차적으로 줄어든다. 한랭 지방층염에 대한 문제를 상세히 리뷰하기 위해서는 문헌 [Epstein et al. (1970) New England J. of Med. 282(17):966-67]; [Duncan et al. (1966) Arch. Derm. 94:722-724]; [Kellum et al. (1968) Arch. Derm. 97:372-380]; [Moschella, Samuel L. and Hurley, Harry J. (1985) Diseases of the Corium and Subcutaneous Tissue. In Dermatology (W.B. Saunders Company):1169-1181]; [John C Maize (1998) Panniculitis In Cutaneous Pathology (Churchill Livingstone): 327-344]; [Bondei, Edward E. and Lazarus, Gerald S. (1993) Disorders of Subcutaneous Fat (Cold Panniculitis). In Dermatology in General Medicine (McGraw-Hill, Inc.): 1333-1334]를 참조한다.
성인의 경우, 세포내 지질 함량은 세포 유형마다 다르다. 예를 들면, 피하 지방 조직을 형성하는 하부 지방세포와 비교할 때, 진피 및 표피 세포에서의 불포화 지방산은 상대적으로 낮다. 포유동물의 지방 조직 구성을 상세히 리뷰하기 위해서는 문헌 [Renold, Albert E. and Cahill, Jr, George F. (1965) Adipose Tissue. In Handbook of Physiology (American Physiology Society): 170-176]을 참조한다. 결과로서, 상이한 세포 유형, 예로서, 지질 풍부 세포 및 비 지질 풍부 세포(non lipid rich cells)는 한랭에 대하여 다양한 정도의 민감성을 갖는다. 일반적으로, 지질 풍부 세포보다는 비 지질 풍부 세포가 보다 냉한 온도에서 잘 견딜 수 있다.
주변의 진피 및 표피 조직을 손상시키지 않으면서, 피하 지방 조직의 지방세포를 선별적으로, 그리고 비-침습적으로 손상시키는 것이 고도로 바람직할 수 있다. 지방 조직 감소로부터 얻어지는 건강상 및 미용상의 잇점 둘 모두가 공지되어 있지만, 지방흡입술과 같은 현 방법은 잠재적으로는 생명을 위협하는 위험성을 갖는(예로서, 과다 출혈, 통증, 패혈성 쇼크, 감염 및 종창) 침습적 수술이다.
피하 지방 조직을 비-침습적으로 제거하는 현 방법은 방사 에너지 및 냉각 용액을 사용하는 것을 포함한다. 미국 특허 제5,143,063호, 제5,507,790호 및 제5,769,879호에는 피하 지방 조직을 감소시키기 위하여 방사 에너지를 사용하는 방법이 기재되어 있지만, 적용되는 에너지 수준은 조절하기 어렵고, 대개는 진피 및/또는 표피에 대한 2차적인 손상도 존재한다. WO 00/44346에 의해 제안되는 냉각 용액은 피부 표면의 온도를 안정화시키지 못하고, 그 결과, 진피 및/또는 표피에 대한 2차적인 손상으로부터도 적절히 보호하지 못한다.
기니아 피그에서 수행된 이전 연구는 냉동-손상(cyro-damage)에 의한 피하 지방 조직의 제거를 기술하였다. [Burge, S. and Dawber, R. (1990) Cyrobiology 27:153-163]. 그러나, 이 결과는 상대적으로 공격적인 냉각 기법(예로서, 액체 질소)을 사용함으로써 달성되었지만, 이는 표피 손상을 유도하였다. 이상적으로, 냉각에 의해 피하 지방 조직을 제거하는 것은 표피에 대한 연합성 손상을 유발시키지 않을 것이다.
비 지질 풍부 세포(예로서, 진피 및/또는 표피)는 손상시키지 않으면서, 지질 풍부 세포(예로서, 피하 지방 조직을 포함하는 지방세포)를 선별적으로 손상시키는 온도 제어식 방법 및 장치는 현재까지 알려져 있지 않다.
발명의 개요
각 조직에 가해지는 온도 및/또는 압력을 제어함으로써, 주변의, 비 지질 풍부 조직(예로서, 진피 및 표피 조직)은 손상시키지 않으면서, 지질 풍부 세포를 포함하는 지방(adipose) 조직을 선별적으로 파괴시킬 수 있다고 밝혀졌다.
일면에서, 본 발명은 처리 대상의 적용 부위에 인접하게 적어도 하나의 냉각 부재를 적용시키고; 냉각 부재를 사용하여 적용 부위 아래의 온도를 저하시키되, 여기에서, 온도 저하는 그 안의, 지질 풍부 세포를 파괴시키고, 이로써, 상기 세포를 감소시키기에 충분하며; 온도가 저하되는 동안, 적어도 하나의 피드백 디바이스를 사용하여 냉각 부재에 인접한, 비 지질 풍부 세포는 파괴되지 않았음을 확인하기에 충분한 피드백 정보를 제공함으로써, 대상에서 지질 풍부 세포를 선별적으로 파괴시키는 단계를 포함하는, 유아가 아닌(non-infant) 인간 처리 대상에서 지질 풍부 세포를 선별적으로 파괴시키기 위한 냉각 방법에 관한 것이다.
하나의 실시태양에서, 본 발명은 처리 대상의 적용 부위에 인접하게 압력을 가하는 단계를 추가로 포함할 수 있되, 여기에서, 가해지는 압력은 적용 부위 아래의 혈류량을 감소시키는데 효과가 있다.
본 발명의 또다른 측면에서는, 유아가 아닌 인간 처리 대상에서 지질 풍부 세포의 선별적 파괴와 관련된 피드백 정보를 제공하기 위한 장치로서, 처리 대상의 적용 부위에 인접하는 적어도 하나의 냉각 부재(여기에서, 상기 냉각 부재는 적용 부위 아래의 온도를 저하시키는데 효과가 있으며, 여기에서, 온도 저하는 적용 부위 아래의, 지질 풍부 세포를 파괴시키고, 이로써, 상기 세포를 감소시키기에 충분하다); 및 적어도 하나의 냉각 부재와 소통(communication)하는 적어도 하나의 피드백 디바이스(여기에서, 상기 피드백 디바이스는 냉각 부재에 인접한, 비 지질 풍부 세포는 파괴되지 않았음을 확인하기에 충분한 피드백 정보를 제공한다)를 포함하는 장치를 제공한다.
본 발명의 추가의 또다른 측면에서, 유아가 아닌 인간 처리 대상에서 지질 풍부 세포의 선별적 파괴와 관련된 피드백 정보를 제공하기 위한 장치로서, 처리 대상의 적용 부위에 인접하는 적어도 하나의 냉각 부재(여기에서, 상기 냉각 부재는 적용 부위 아래의 온도를 저하시키는데 효과가 있다); 및 적어도 하나의 냉각 부재와 소통하는 적어도 하나의 피드백 디바이스(여기에서, 상기 피드백 디바이스는 온도 저하가 적용 부위 아래의, 지질 풍부 세포를 파괴시키고, 이로써, 상기 세포를 감소시키기에 충분하다는 것을 확인하기에 충분한 피드백 정보를 제공한다)를 포함하는 장치를 제공한다.
본 발명의 임의의 측면에서, 피드백 정보는 냉각 부재에 인접한, 비 지질 풍부 세포가 파괴되지 않았음을 표시하는, 진피, 표피 또는 피하 지방 조직의 생리학적 파라미터에 대한 정보(예로서, 데이타, 신호)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 피드백 디바이스는 냉각 처리와 관련된 피드백 정보를 제공하기 위하여 포함될 수 있다. 피드백 디바이스(들)는 적어도 하나의 냉각 부재와 소통(예로서, 상기 부재에 연결될 수 있거나, 그와 직접 접촉하거나 그와 간접적으로 접촉)할 수 있고/거나, 적용 부위와 소통(예로서, 상기 부위와 직접 접촉하거나 그와 간접적으로 접촉)할 수 있다. 예를 들면, 피드백 디바이스(들)는 냉각 부재의 작은 채널내에서 통합될 수 있다. 그러한 본 발명의 실시태양에서, 채널의 직경은 일반적으로 약 1cm 미만이다.
본 발명의 냉각 방법의 예시적인 측면에 따라, 제공되는 피드백 정보는, 제한하는 것은 아니지만, 진피, 표피 및/또는 피하 지방 조직의 적어도 하나의 생리학적 파라미터와 관련된 정보를 비롯한 하나 이상의 정보에 포함될 수 있다. 예를 들면, 이러한 정보는, 냉각 부재에 인접한, 비 지질 풍부 세포가 냉각 처리에 의해 파괴되지 않았음을, 및/또는 지질 풍부 세포가 파괴되었음을 표시/확인시킬 수 있다. 냉각되고/파괴되는, 지질 풍부 세포는 예로서, 피하 지방 조직내 지방세포일 수 있다.
피드백 정보가 제공될 수 있는 또다른 예시적인 생리학적 파라미터는 대상의 진피 및/또는 표피 또는 피하 지방 조직내 견고한 결정 형성의 존재이다. 그러한 본 발명의 실시태양에서, 견고한 결정 형성의 존재/부재는 대상의 진피 또는 표피에서 약 10㏀/mm 내지 약 50㏀/mm 사이의 전기 임피던스 및 대상의 피하 지방 조직에서 약 10㏀/mm 초과의 전기 임피던스에 의해 표시될 수 있거나, 대상의 진피 또는 표피에서 약 1450 내지 약 2700M/S 미만의 초음파 음속 및 대상의 피하 지방 조직에서 약 2700M/S 초과의 초음파 음속에 의해 표시될 수 있다.
피드백 정보가 제공될 수 있는 추가의 또다른 생리학적 파라미터는 대상의 진피, 표피 및/또는 피하 지방 조직에서의 강성량이다.
피드백 정보가 제공될 수 있는 추가의 또다른 생리학적 파라미터는 대상의 진피, 표피 및/또는 피하 지방 조직에서의 압력량이되, 압력 기록값은 피하 지방 조직에서, 진피 및 표피에서 적어도 약 240MM HG이어야 하고, 본 발명의 특정 실시태양에 따라서는 약 120MM HG 내지 약 240MM HG 사이여야 한다.
피드백 정보가 제공될 수 있는 추가의 생리학적 파라미터는 대상의 진피 또는 표피내 상 전이의 존재 여부이다.
피드백 정보가 제공될 수 있는 추가의 생리학적 파라미터는 대상의 진피 또는 표피에서의 음속이되, 본 발명의 특정 실시태양에서, 음속은 대상의 진피 또는 표피에서 약 1450M/S 내지 약 2700M/S 미만의 범위이고, 대상의 피하 지방 조직에서 약 2700M/S 초과의 범위이어야 한다.
피드백 정보가 제공될 수 있는 또다른 추가의 생리학적 파라미터는 대상의 진피, 표피 및/또는 피하 지방 조직내 그로부터의 반사율 또는 투과율이되, 반사율 스펙트럼은 본 발명의 특정 실시태양에 따라 모니터된다.
예시적인 피드백 디바이스는 침습성 또는 비-침습성 온도 탐침이다. 온도 탐침은 열탐침, 예로서, 방사 온도계, 광섬유 온도 감지기 및 열 영상화 열탐침일 수 있다. 적절한 열탐침은 제한하는 것은 아니지만, 열전쌍, 서미스터(thermistor), 바이메탈(bimetallic) 온도계, 변색 열 표시지(color changing thermal indicator paper), 반도체 온도계, 광섬유 온도계, 및 액체 유리관 온도계(liquid in glass thermometer)를 포함한다.
다른 예시적인 피드백 디바이스의 예로서는 전기 피드백 탐침, 초음파 탐침(예로서, 초음파검사기의 냉동탐침(echographic cryoprobe)), 진동 피드백 탐침(예로서, 압전 진동자), 접촉 탐침 (예로서, 압력 탐침, 예를 들면, 스프링 장착(spring loaded) 냉각 부재), 광 간섭 단층 촬영 디바이스, 광학적 분광 디바이스, 및/또는 자기 공명 영상화 디바이스가다
본 개시에서, "포함하다(comprises)," "포함하는(comprising)," "함유하는(containing)" 및 "갖는" 등은 미국 특허법에서 그에 부여한 의미를 가질 수 있고, "포함하다(includes)," "포함하는(including)" 등의 의미를 가질 수 있고; "본질적으로 ~로 구성되거나 본질적으로 구성된다(consisting essentially of or consists essentially)" 등은 미국 특허법에서 그에 부여한 의미를 갖고, 본 용어는 제한이 없는 바(open-ended), 기술되는 것 이상의 것이 존재함으로써 기술되는 것의 기본 또는 신규한 특징이 변하지는 않지만, 선행 기술의 실시태양은 배제시키는 한, 인용되는 것 이상의 것도 존재할 수 있다.
하기 상세한 설명으로부터, 이들 및 다른 목적 및 실시태양은 본 발명의 범주에 기술되거나, 그로부터 및 그 안에서 명백해진다.
본 분야의 기술자들이 본 주제의 장치 및 방법을 향유하는 방법을 이해하도록 하기 위하여, 본 주제의 실시태양은 도면을 참고로 하여 본 원 하기에 기재되어야 한다:
도 1a는 처리 장치를 도해하고,
도 1b는 제어 유닛의 구조를 설명하는 도해를 나타내며,
도 1c는 냉각/가열 부재를 나타내는 도해를 나타내고,
도 1d는 탐침 제어기를 갖는 평면식 냉각 처리 장치를 도해하며,
도 2a는 피부 폴드내 지질 풍부 세포를 냉각시키기 위한 처리 장치를 도해하고,
도 2b는 피부 폴드내 지질 풍부 세포를 냉각시키기 위한, 탐침 제어기를 갖는 처리 장치를 도해하며,
도 3a는 흡인 유닛을 포함하는 처리 장치를 도해하고,
도 3b 또한 흡인 유닛을 포함하는 처리 장치를 도해하며,
도 4는 고립된(isolated) 영역을 처리하기 위해 흡인 장치과 조합된 처리 장치를 도해하고,
도 5a, b는 표적 조직 매스를 원주 방향으로(circumferentially) 둘러쌀 수 있는 처리 장치를 도해하며,
도 6은 17일 후, 한랭 노출 부위에 부합되는 몇몇 영역에서 압흔이 나타난 피부 표면의 영상을 나타내고,
도 7은 한랭 노출 후 17일째 피하 지방 조직의 조직학적 구조를 나타낸다(돼지 Ⅱ, 부위 E). 도 7a는 저배율 영상을 나타내고, 도 7b는 고배율 영상을 나타내며,
도 8a, b는 부위 C를 나타내고; 8c, d는 부위 E를 나타내며; 8e, f는 부위 F를 나타내고; 이들 각각은 한랭 노출 후 50일째 피하 지방 조직의 조직학적 구조를 나타내며(돼지 Ⅱ, 부위 C, E 및 F),
도 9는 돼지 Ⅲ에 냉각을 실시하기 위하여 사용되는 장치의 영상을 나타내고,
도 1Oa, b, c, d, e, f, g, h, i, 및 j는 다양한 조직 깊이에서의 돼지 Ⅲ의 노출 부위 1, 2, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 16 및 18의 온도 플롯을 나타내며,
도 11은 노출 후 3.5개월째의 시험 부위 11의 초음파 영상을 나타내고,
도 12a, b는 노출 후 6일째 시험 부위 8의 조직학적 구조를 나타낸다. 도 12c, d는 시험 부위 9(대조군)의 조직학적 구조를 나타내고,
도 13a, b, c, d, 및 e는 노출 후 3.5개월째 시험 부위 1, 3, 11, 12 및 18의 중심을 통과하는 거시적 단면을 나타내며,
도 14는 시험 부위(도 13c에 나타냄)를 통과하는 거시적 단편을 나타낸다. 압흔 영역을 조직학적 분석에 의해 평가하였고(도 15 및 16에 나타냄),
도 15는 처리 후 3.5개월째 시험 부위 11로부터 수득한 샘플의 조직학적 분석 결과를 나타낸다. 도 15a는 저배율 영상을 나타내고, 도 15b는 고배율 영상을 나타내며,
도 16은 처리 후 3.5개월째 시험 부위 11 옆의, 한랭에 노출되지 않은 부위로부터 수득한 샘플의 조직학적 분석 결과를 나타낸다. 도 16a는 저배율 영상을 나타내고, 도 16b는 고배율 영상을 나타내며,
도 17은 도 18의 온도 플롯을 수득하기 위하여 사용되는 열전쌍의 개략적 위치를 나타내다. 표층 열전쌍(1705)은 냉각 장치(1704) 및 표피(1701) 사이의 인터페이스에 위치한다. 보다 심부(deeper)인 곳의 열전쌍(1706)은 진피(1702) 아래쪽의 피하 지방 조직의 표층부내 위치하고,
도 18은 생체내에서의 한랭 노출시 생성된 온도 플롯을 나타낸다. 온도 플롯은 처리시 상이한 위치에 존재하는 2개의 열전쌍에 의해 측정된, 시간(초)(x-축)에 따라 측정된 온도(℃)(y-축)를 나타낸다. 그래프(1801)는 진피 바로밑의 표층 지방층에 위치하는 열전쌍에 의해 측정된 온도 플롯을 나타낸다. 그래프(1802)는 냉각 장치 및 표피 사이의 인터페이스에 위치하는 열전쌍에 의해 측정된 온도 플롯을 나타낸다.
도 19는 처리 후 5일째 도 18의 온도 플롯이 생성되어진 시험 부위로부터 수득한 샘플의 조직학적 분석 결과를 나타내고,
도 20은 냉각 부재가 적어도 하나의 피드백 디바이스와 소통하고 있는, 본 발명의 예시적인 실시태양을 나타내며,
도 21은 도 20의 냉각 부재 및/또는 피드백 디바이스가 피드백이 일어날 수 있도록 연결되어져 있는 장비를 나타내는, 본 발명의 예시적인 실시태양의 개략도이다.
상세한 설명
본질적으로, 본 발명의 방법은 미용상의 처리이다.
본 발명은 지질 풍부 세포를 선별적으로 파괴시키기에 충분한 온도로 냉각 부재를 대상에게 적용시키되, 여기에서, 상기 온도는 비 지질 풍부 세포에서는 원치않는 결과를 초래하지 않는 단계를 포함하는, 지방 조직을 국소적으로 감소시키는 방법에 관한 것이다. 바람직하게, 냉각 부재는 냉각제에 연결되거나 이를 함유한다.
본 발명의 방법은 a) 피하 지방 조직 감소가 요구되는 부위(region)중 대상의 피부에 인접하게 냉각 부재를 적용시켜 상기 부위에서 그 안의 지질 풍부 세포를 선별적으로 파괴시키기에 충분한 온도 구배를 형성하고, 동시에 그와 함께 냉각 부재에 인접한, 비 지질 풍부 세포는 파괴되지 않는 온도로 대상의 피부를 유지시키고; b) 피하 지방 조직이 원하는 정도로 감소될 때까지 다수회에 걸쳐 단계 (a)의 대상의 피부에 냉각 부재를 반복적으로 적용시키는 단계를 포함하는, 피하 지방 조직을 원하는 정도로 감소시키기 위해 대상의 신체 부위를 처리하는 것을 포함한다.
본 발명의 냉각 부재는 고체, 액체, 또는 기체 형태의 냉각제를 함유할 수 있다. 고체 냉각제는 예를 들면, 열 전도성 물질, 예로서, 금속(예로서, 구리, 은, 알루미늄), 금속판, 유리, 세라믹, 겔 및 얼음 또는 얼음 슬러리를 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 고체 냉각제는 냉각 부재와 접촉하고 있는 펠티에(peltier) 소자이다. 펠티에 소자는 본 분야에 잘 공지되어 있다(예로서, 비스머스 텔루라이드(bismuth telluride)로 제조된 펠티에 소자는 어플라이드 바이오장치스(Applied Biosystems)에 의해 제조된다). 액체 냉각제는 예를 들면, 염수, 글리세롤, 알코올, 또는 물/알코올 혼합물을 포함할 수 있다. 냉각 부재가 순환 냉각제를 포함할 경우, 바람직하게, 냉각제의 온도는 일정하게 유지되고, 원하는 온도로 사전 설정된다. 적절한 냉각제의 온도는 열 전도성, 열용량 및/또는 냉각제의 유속에 따라 달라질 수 있고, 본 분야의 기술자에 의해 용이하게 측정될 수 있다. 원하는 온도를 얻기 위해 염 또는 다른 첨가제와 액체 혼합물을 배합할 수 있다. 기체는 예를 들면, 저온 공기 또는 액체 질소를 포함할 수 있다.
본 발명의 냉각 부재는 적용 부위에 냉각을 제공한다. 적용 부위에 적용되는 냉각은 직접, 간접, 능동적 또는 수동적일 수 있다. 하나의 실시태양에서, 냉각 부재는 대상과 직접 접촉하거나, 제제 또는 부재를 통해 적용될 수 있다. 또다른 실시태양에서, 단독적으로 제제만을 통해 직접 접촉한다. 추가의 또다른 실시태양에서, 제제 또는 부재를 통해 간접 접촉한다: 냉각 부재 및/또는 냉각제를 인접하게 배치함으로써 냉각은 수행된다.
바람직하게, 냉각제의 온도는 약 37℃ 미만이지만, -196℃(즉, 액체 질소의 온도) 미만은 아니다.
바람직하게, 냉각제가 액체 또는 고체일 경우, 가해진 냉각 부재의 온도 범위는 약 40℃ 내지 -15℃ 사이, 더욱 바람직하게, 4℃ 내지 -10℃ 사이, 더욱더 바람직하게, 0℃ 내지 -3℃ 사이이다. 일반적으로, 냉각 부재는 바람직하게, 약 -15℃ 내지 약 35℃, 3O℃, 25℃, 20℃, 15℃, 1O℃, 또는 5℃ 사이; 약 -1O℃ 내지 약 35℃, 30℃, 25℃, 2O℃, 15℃, 10℃, 또는 5℃ 사이; 약 -15℃ 내지 약 20℃, 15℃, 10℃, 또는 5℃ 사이의 평균 온도로 유지된다.
냉각 부재 및/또는 냉각제는 2시간 이하의 시간동안 적용될 수 있다. 바람직하게, 냉각 부재는 1 내지 30분동안 적용된다. 냉각 부재는 적어도 100 밀리초(예로서, 보다 짧은 기간도 포함되며, 예를 들면, 분무도 포함된다)동안 적용될 수 있다. 예를 들면, 액체 질소는 반복적으로(예로서, 약 10-100회) 적용 사이사이에 매우 짧은 시간 간격(예로서, 약 1초)으로 적용될 수 있고, 표피를 손상시키지 않는 온도로 유지된다(예로서, 노출 시간에 따라 약 O℃ 내지 -10℃). 적당한 냉각역(cooling regime)에서, 예를 들면, 액체 질소 소적중 일부가 분무시 증발하고/거나 주변 공기와 혼합되는 거리(예로서, 약 10 내지 30cm)로부터 액체 질소는 분무될 수 있다.
본 발명의 냉각 부재 및/또는 냉각제는, 예를 들면, 피부 표면에 직접 또는 간접 접촉을 통해 적용된다. 간접 접촉은 원하는 바와 같이 열 전도성을 변경시키거나 조정하는 전도성 물질, 예로서, 막, 로션, 액체(예로서, 물) 또는 겔에 의해 매개될 수 있다.
대상의 피부는 표피, 진피 또는 그의 조합을 포함한다. 냉각 부재 및/또는 냉각제가 피부 표면에 직접적으로 적용될 때, 이는 비독성이다.
냉각 부재 및/또는 냉각제는 1회 이상, 예를 들면, 반복적인 순환으로 적용될 수 있다. 냉각제는 펄스 또는 연속 방식으로 적용될 수 있다. 냉각 부재 및/또는 냉각제가 액체 형태, 기체 또는 미립자 고체 물질일 경우, 분무에 의해 국소 적용되는 것을 비롯한, 본 분야에 공지된 모든 종래의 방법에 의해 적용될 수 있다. 바람직하게, 적용은 외부 수단에 의하지만, 본 발명의 냉각 부재 및/또는 냉각제는 또한 주사 또는 다른 종래의 수단에 의해 피하에 적용될 수 있다. 예를 들면, 냉각제를 직접 피하 조직에 적용시킨 후, 접촉 후 제거하거나, 피하 조직에 남겨둠으로써 열적 평형을 이루고, 이로써, 지질이 풍부한 조직을 냉각시킬 수 있다(예로서, 액체 냉각제 또는 작은 냉각 입자, 예를 들면, 펠릿 또는 마이크로비드의 피하 주사).
바람직하게, 본 발명의 방법은 비-침습성이다(예로서, 침습적인 수술 기술을 요하지 않는, 표층 복강경 또는 국소 수술).
냉각 부재 및/또는 냉각제는 하나의 한정된 부위 또는 다중 부위에 적용될 수 있다. 냉각 부재 및/또는 냉각제의 공간적인 분포는 필요에 따라 조절될 수 있다. 일반적으로, (예로서, 냉각제가 피부와 접촉하고 있는 부위의) 표면적 크기는 냉각에 대하여 표적화되는 피하 지방 조직 깊이의 적어도 3배가 되어야 한다. 바람직하게, 최소 직경의 표면적은 적어도 1㎠이다. 더욱더 바람직하게, 직경의 표면적은 각 적용 부위에 대하여 3 내지 20㎠이다. 다중 냉각 적용기는 실질적으로 동시 또는 연속 또는 순차적인 방식으로 사용될 수 있다.
최적의 표면적 결정을 위해서는 수개의 파라미터에 대한 통상의 변화가 요구될 것이다. 예를 들면, 추가의 수단에 의해 체온저하를 막는다면 3500㎠ 초과하는 면적과 같은 넓은 표면적은 본 발명의 방법에 따라 냉각될 수 있다. 다른 부위에서의 신체로부터 열 발산(heat transfer away)을 보상함으로써(예로서, 하나 이상의 추가적인 부위에 온수를 적용) 체온저하를 막을 수 있다. 다중 냉각 부재 및/또는 냉각제는 예를 들면, 넓은 표면적(예로서, 3500㎠ 초과)과의 접촉시 사용될 수 있다.
냉각 부재 및/또는 냉각제는, 그가 적용되는 영역의 윤곽을 따를 수 있다. 예를 들면, 냉각이 적용되는 표면 영역의 윤곽을 따르도록 하기 위하여 가요성 기기를 사용할 수 있다. 접촉시 표면이 냉각제 또는 냉각제를 함유하는 기기 주위로 또는 그 내부로 윤곽화(contoured)되도록 기기는 접촉면의 형상을 변형시킬 수 있다. 예를 들면, 피부가 폴딩되고 양측에서 냉각 부재 및/또는 냉각제와 접촉할 경우와 같이, 냉각 부재 및/또는 냉각제는 1번에 하나 이상의 표면과 접촉할 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 피부 폴드는 냉각 효과를 증가시키기 위해 냉각 부재 및/또는 냉각제의 양측 모두와 접촉한다(예로서, 연속층을 지나 원하는 깊이에서).
바람직하게, 고체 냉각 부재 및/또는 냉각제는 접촉면(예로서, 피부 표면)에서의 열역학적 열 교환을 증진시키지 위해 성형화된다("열 교환기"). 열 전도를 증진시키기 위하여, 고체 냉각제와 접촉면 사이의 인터페이스에 액체를 사용할 수 있다.
필요할 경우, 냉각 부재 및/또는 냉각제 적용시, 동통 관리제, 예로서, 마취제 또는 진통제도 함께 사용할 수 있다(냉각제 단독으로도 진통제 성질을 갖는 바, 추가로 동통 관리제를 사용하는 것은 옵션이다). 예를 들면, 국소 마취제를 냉각제 적용전, 후, 또는 그 도중에 접촉점에 국소적으로 적용시킬 수 있다. 또한, 혈관수축 성질을 갖는 국소 마취제를 공-투여할 경우(예로서, 에피네프린 또는 EMLA와 리도카인) 진피의 혈류량은 감소할 것이고, 이로써, 피부하(subdermal) 조직의 냉각을 증진시킬 것이다.
필요한 경우, 마취제 투여는 주사 또는 경구 투여와 같은 종래의 방법을 통해 제공될 수 있다. 냉각제의 온도는 처리시 변할 수 있고, 이로써, 예를 들면, 불쾌감이 덜한 처리를 제공하기 위해 냉각 속도는 감소된다. 또한, 본 발명의 방법은 예로서, 지방흡입술과 같이 본 분야에 공지되어 있는, 다른 지방 감소 수술과 병용하여 실시될 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 지질 풍부 세포는 피하 지방 조직 또는 셀룰라이트내의 지방 세포이다. 따라서, 피하 지방 조직을 포함하는 지질 풍부 세포가 본 발명의 방법에 의한 파괴에 대하여 표적화된다. 또한, 기관 또는 다른 내부의 해부학적 구조를 둘러싸는 외막(adventicia)을 포함하는, 지질 풍부 세포의 파괴를 표적하는 것이 본 발명의 범주내에 있다.
지방세포의 세포내 지질은 이형 형질(paraplasmatic) 액포내로 한정된다. 피하 지방 조직내 단혈관 및 다혈관 지방세포가 존재한다. 대부분은 단혈관이고, 직경은 약 100um 초과이다. 비만 대상에서는 세포내 지질 함량이 증가하기 때문에 이 크기는 극적으로 증가할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의, 지질 풍부 세포에서 총 세포내 지질 함량은 20-99% 사이이다. 바람직하게, 본 발명의, 지질 풍부 세포는 약 20-50%의 포화 트리글리세리드로 구성된 세포내 지질 함량, 및 더욱더 바람직하게, 약 30-40%의 포화 트리글리세리드로 구성된 세포내 지질 함량을 갖는다. 세포내 트리글리세리드는 제한하는 것은 아니지만, 포화 지방산, 예로서, 미리스트산, 팔미트산 및 스테아르산; 단일 불포화 지방산, 예로서, 팔미톨레산 및 올레산; 및 다중 불포화 지방산, 예로서, 리놀레인산 및 리노렌산을 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 지질 풍부 세포는 피하 지방 조직내 위치한다. 피하 지방 조직의 포화 지방산 조성은 인체의 상이한 해부학적 위치마다 상이하다. 예를 들면, 복부의 인간 피하 지방 조직은 하기와 같은 포화 지방산의 조성을 갖는다: 미리스트산(2.6%), 팔미트산(23.8%), 팔미톨레산(4.9%), 스테아르산(6.5%), 올레산(45.6%), 리놀레인산(15.4%) 및 리노렌산(0.6%). 복부의 피하 지방 조직은 약 35%의 포화 지방산을 포함할 수 있다. 이는, 약 32%의 포화 지방산을 포함할 수 있는 엉덩이 부위보다 상대적으로 높다. 지방산 함량이 보다 높기 때문에 실온에서 복부의 포화 지방산은 반고체 상태로 존재한다. 엉덩이 부위도 유사하게 영향을 받는 것은 아니다. [Malcom G. et al, (1989) Am. J. Clin. Nutr. 50(2):288-91]. 본 분야의 기술자는 본 발명의 냉각 방법에 따른 해부학적 차이를 설명하기 위해서 필요에 따라 온도 범위 또는 적용 시간을 변형시킬 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 비 지질 풍부 세포에서 총 세포내 지질 함량은 20% 미만이고/거나, 본 발명의 냉각 방법에 의해 파괴되지 않는다. 바람직하게, 본 발명의 비 지질 풍부 세포는 약 20% 미만의 고 포화 트리글리세리드, 더욱더 바람직하게, 약 7-10% 미만의 고 포화 트리글리세리드를 포함하는 세포내 지질 함량을 갖는 세포를 포함한다. 비 지질 풍부 세포는 제한하는 것은 아니지만, 피하 지방 조직을 둘러싸는 세포, 예로서, 맥관 구조, 말초 신경계, 표피(예로서, 멜라닌세포) 및 진피(예로서, 섬유모세포)의 세포를 포함한다.
본 발명의 방법에 의해 방지되는, 진피 및/또는 표피에 대한 손상은 예를 들면, 염증, 자극, 종창, 병변 형성, 및 멜라닌세포의 과다색소침착증 또는 저색소침착증을 포함할 수 있다.
이론에 구속되지 않고, 지질 풍부 세포의 선별적인 파괴는 비 지질 풍부 세포중 고 포화 지방산의 결정화를 유도하지 않는 온도에서 냉각시켰을 때 고 포화 지방산이 국소적으로 결정화되는 것으로부터 얻어지는 결과라고 여겨진다. 결정은 지질 풍부 세포의 이중층 막을 파열시켜 괴사를 유발한다. 따라서, 비 지질 풍부 세포, 예로서, 진피 세포의 손상은, 지질 풍부 세포에서 결정 형성을 유도하는 온도에서는 방지된다. 냉각은 지질 풍부 세포의 지질분해(예로서, 대사)를 유도하면서, 추가로 피하 지방 조직의 감소를 증진시키는 것으로 여겨진다. 지질분해는, 교감신경계의 자극을 유도하는 국소 한랭 노출에 의해 증진될 수 있다.
지방 조직의 파괴에 대한 냉각의 효과는 기계적 힘(예로서, 진동)을 동시에 적용시킴으로써 증진된다고 단정되었다. 지방 조직의 강성도는 생리학적 신체 중심 부위 온도 아래의 온도에서는 증가하고, 이로써, 물리적 파괴에 대하여 보다 영향을 받기 쉽다. 이론에 구속되지 않고, 세포막에 대한 결정 형성의 파괴적인 효과는 냉각 후 또는 동시에 그와 함께 제공되는 물리적 움직임에 의해 증진된다고 여겨진다. 따라서, 본 발명의 방법은 기계적 힘, 예로서, 약 5 내지 약 200Hz 범위의 진동수로 진동을 적용시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
하나의 실시태양에서, 지질 풍부 세포의 온도는 약 -10℃ 이상이다. 바람직하게, 지질 풍부 세포의 온도는 -10℃ 내지 37℃ 사이이다. 더욱 바람직하게, 지질 풍부 세포의 온도는 -4℃ 내지 20℃ 사이이다. 더욱더 바람직하게, 지질 풍부 세포의 온도는 -2℃ 내지 15℃ 사이이다. 바람직하게, 지질 풍부 세포는 2시간 이하의 시간동안 37℃ 미만으로 냉각된다. 일반적으로, 지질 풍부 세포는 바람직하게 약 -10℃ 내지 약 37℃, 35, 30℃, 25℃, 2O℃, 15℃, 10℃, 또는 4℃ 사이; 약 -4℃ 내지 약 35℃, 3O℃, 25℃, 20℃, 15℃, 10℃, 또는 4℃ 사이; 약 -2℃ 내지 약 35, 30℃, 25℃, 20℃, 15℃, 10℃, 또는 5℃ 사이; 및 약 5 ℃ 내지 약 15℃ 또는 2O℃ 사이의 평균 온도로 유지된다.
본 발명의 냉각 방법은 표피에서 원치않는 효과를 제거하는데 유리하다. 하나의 실시태양에서, 표피의 온도는 약 -15℃ 이상이다. 바람직하게, 표피의 온도는 약 -10℃ 내지 35℃ 사이이다. 더욱 바람직하게, 표피의 온도는 약 -5℃ 내지 10℃ 사이이다. 더욱더 바람직하게, 표피의 온도는 약 -5℃ 내지 5℃ 사이이다. 더욱더 바람직하게, 표피의 온도는 약 0℃ 내지 5℃ 사이이다.
본 발명의 냉각 방법은 진피에서 원치않는 효과를 제거하는데 유리하다. 하나의 실시태양에서, 진피의 온도는 약 -15℃ 이상이다. 바람직하게, 진피의 온도는 약 -1O℃ 내지 20℃ 사이이다. 더욱 바람직하게, 표피의 온도는 약 -8℃ 내지 15℃ 사이이다. 더욱더 바람직하게, 진피의 온도는 약 -5℃ 내지 10℃ 사이이다. 더욱더 바람직하게, 표피의 온도는 약 -3℃ 내지 0℃ 사이이다.
바람직한 실시태양에서, 지질 풍부 세포는 2시간 이하의 시간동안 약 -5℃ 내지 5℃로 냉각되고, 진피 및 표피 세포는 약 0℃의 평균 온도로 유지된다. 가장 바람직한 실시태양에서, 지질 풍부 세포는 약 1분부터 약 2시간 이하 범위의 시간동안 약 -5 내지 15℃ 또는 약 5 내지 15℃로 냉각된다.
본 발명의 방법은 자주(예로서, 1분, 5분, 15분, 30분 및 60분의 시간 간격) 또는 간혹(예로서, 12시간 및 24시간의 시간 간격) 적용될 수 있다. 바람직한 간격은 5 내지 20분이다. 냉각 사이사이에 임의로 열을 가할 수 있다.
피부(즉, 진피, 표피 또는 그의 조합) 및/또는 피하 지방 조직의 생리학적 파라미터를 모니터하고 조절하기 위하여 다양한 피드백 메커니즘, 장치 또는 기기를 본 발명에 따라 사용할 수 있다. 피드백 메커니즘은 냉각 처리의 다양한 양상(예로서, 온도, 지속 기간 등)을 모니터하거나, 측정하거나, 다르게는 검출하기 위하여, 또는 냉각 처리에 따라 사용되는 장비의 작동 조건(예로서, 냉각 수준, 압력 등)을 조절하거나, 변형시키거나, 다르게는 그에 영향을 주기 위한 목적으로, 독립적으로, 본 원에 개시된 다른 장치와 협력하여, 및/또는 그와 동시에 작동하는 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일반적으로 바람직한 실시태양에 따라, 피드백 디바이스중 적어도 하나는 원하는 냉각 온도(또는 온도 범위)에 언제 도달하는지, 온도(또는 온도 범위) 임계치를 초과했는지 또는 초과하는 시점에는 가까워졌는지 여부를 측정할 수 있다. 이러한 온도 측정은 냉각부에서, 냉각 장치내에서, 및/또는 냉각부로부터 멀리 떨어져서 이루어질 수 있다. 이로써 피드백 디바이스는, 양자 모두가 다양한 이유(예로서, 효력이 없는 결과, 원치않는 부작용, 장치 및/또는 처리 대상에 대한 잠재된 손해 등)에서 바람직하지 못한, 과다처리(overtreatment) 및 과소처리(undertreatment)를 막을 수 있도록 충분한 피드백 정보를 확실하게 제공할 수 있다.
하나 이상의 피드백 디바이스는 또한 온도-기반 피드백 이외에 또는 그를 대신하여 다른 피드백 옵션을 제공할 수 있다. 그러한 대체 피드백 정보는 특히, (a) 처리 장치와 처리 표면이 적절하게 접촉하는지 여부, (b) 피부에서 상 전이가 발생하는지 여부, (c) 피부의 색깔이 변화는지 여부 및/또는 어느 정도로 피부 색깔이 변하는지, (d) 광학 반사율 또는 투과율 스펙트럼이 변하는지 여부, 및/또는 (e) 피부의 전자 저항이 변하는지 여부를 측정할 수 있거나, 측정에 도움을 줄 수 있고, 또한, 특히, (a) 처리 표면상에 가해지는 압력, 및/또는 (b) 피부 강성도 수준의 변화를 측정할 수 있거나, 측정에 도움을 줄 수 있다.
피드백 디바이스(들)는 제한하는 것은 아니지만, 시각적(예로서, 도표로), 전자적 및 청각적(예로서, 구두로) 방식을 비롯한 다양한 방식으로 피드백 정보를 제공할 수 있다. 냉각 장치내 하나 이상의 장치의 작동 조건이 자동적으로 제어되도록 하기 위해(예로서, 제어 논리 또는 프로그램 가능한 논리), 또는, 조작자는 피드백 정보를 평가한 후 적절한 조치를 취하도록 하기 위해 피드백 정보가 제공될 수 있다.
피드백 정보의 수령인은 제한하는 것은 아니지만, 처리 대상, 의료인(예로서, 의사, 간호사, 레지던트, 의대생), 기술자, 및/또는 처리 과정에 관여하는 모든 사람을 비롯한, 한명 이상의 조작자일 수 있다. 수령받은 피드백 정도에 기초하여, 조작자(들)는 처리 과정을 정지시키는 것을 선택할 수 있거나, 특정 처리 파라미터, 예로서, 처리 과정의 기간, 처리 과정이 발생하는 부위, 및/또는 처리 과정을 위한 현재 또는 추가의 냉각 온도를 변형(예로서, 수동으로 또는 입력 제어를 통해)시키는 것을 선택할 수 있다.
과정을 중지시킬지 여부 또는 처리 조건을 변형시킬지 여부에 관한 결정은 예로서, 조작자의 판단에 기초할 수 있거나, 일반적으로 바람직하게는, 현 처리법과 유사할 수 있는 이전의 처리법으로부터 수집된 실제 또는 실험상의 데이타에 기초할 수 있다. 예를 들면, 인간을 처리할 때는 동물 실험으로부터 얻은 데이타를 사용하여 작동 파라미터를 설정하고/거나 변형시키는 방법을 결정할 수 있다. 또한, 신체중 특정 처리 부위와 관련된 데이타는 동일하거나 유사한 처리 대상의 동일하거나 유사한 신체 부위의 추가적인 처리를 위해 처리 파라미터를 설정하고/거나 변형시키는데 의존할 수 있다.
다르게는, 피드백 정보는, 본 분야의 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 제어 논리로, 예로서, 중앙 제어 유닛로, 또는 프로그램 가능한 논리 장치(예로서, 컴퓨터)로 전달될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시태양에 따라, 피드백 메커니즘은, 그 안의 온도가 사전 설정된(predetermined) 최소 온도(예로서, 약 -1O℃ 내지 약 30℃) 아래로 떨어지거나 그를 넘지 않도록 하기 위하여, 및/또는 전과정 또는 사전 설정된 그의 일부에 있을 동안에 온도가 원하는 범위내 존재하도록 하기 위하여 대상의 피부 온도를 모니터할 수 있다. 따라서, 피드백 메커니즘은 냉각 수준에 도달하였는지 여부, 및 만약 그렇다면, 얼마나 오랫동안(즉, 과정의 어떤 부분에서 얼마나) 및/또는 어떤 환경하에서(즉, 일정한 냉각 또는 간헐적 냉각)인지를 모니터하고/거나 제어할 수 있다.
피드백 디바이스는 침습적, 비-침습적일 수 있거나, 그러한 2가지 상태 모두하에서 사용될 수 있고, 침습성 또는 비-침습성 사이에서의 특이적인 선택은 처리 부위의 위치, 처리 지속 기간, 처리 대상의 연령, 처리 대상의 일반적인 건강 상태, 및/또는 사용하는 냉각 장비의 크기 및 형상을 비롯한 다양한 환경에 따라 달라진다. 용어 "비-침습적" 및 "침습적"에 대한 하기의 정의는 설명하기 위함이지, 본 분야의 당업자에게 허용되는 다른 정의들까지 배제시키고자 하는 것은 아니다.
비-침습적 피드백 디바이스는 처리 대상의 외부에 위치하는 것으로서, 즉, 비-침습적 피드백 디바이스는 그의 의도된 용법에 의해 적용 부위를 천공시키지 않는다. 사용시, 비-침습적 피드백 디바이스는 일반적으로 처리 대상을 위해 진정 또는 마취를 수반할 것을 요하지 않는다. 그러나, 특정 환경(예로서, 처리 과정과 관련된 불안, 내재하는 의학적 상태)에 기인하여 처리 대상은 수반되는 진정 또는 마취를 제공받을 수 있거나, 받을 것을 결정할 수 있다.
침습적 피드백 디바이스는 피드백 과정중 적어도 일부의 기간 동안에도 처리 표면을 천공시킨다(즉, 전체적으로 또는 부분적으로 내부에 존재하는 것이다). 침습적 피드백 디바이스는 제한하는 것은 아니지만, 사용시에 일반적으로 처리 대상이 처리 과정 전, 처리 과정 동안 및/또는 그 후에 진정, 마취(예로서, 국소 또는 전신), 또는 다른 유형의 의학적 동통 완화를 받을 것을 요하는 장치를 포함한다. 무통증 또한 냉각에 의해 제공될 수 있다.
피드백 메커니즘은 온도 및/또는 결정 형성을 모니터하기 위해 본 분야에 잘 공지되어 있는 모든 것을 포함할 수 있다. 결정 형성은 예를 들면, 초음파 영상화 및 음향 측정, 시각적 측정, 및 기계적 측정에 의해 측정될 수 있다. 기계적 측정은 예를 들면, 인장 강도 측정을 포함할 수 있다.
하나의 실시태양에서, 다층 모델을 사용하여 온도 프로파일을 시간에 따라, 그리고 상이한 깊이내에서 예측할 수 있다. 온도 프로파일은 조직내 온도 구배를 형성하기 위하여 디자인되고, 이는 표면에서 더 낮은 온도를 갖는다. 바람직한 실시태양에서, 온도 프로파일은 냉각시 혈류량을 최소화하기 위해 디자인된다. 예를 들면, 열전쌍, 초음파(예로서, 피하 지방 조직의 상 변화를 검출하기 위함 것) 또는 충격파 전파(예로서, 충격파의 전파는, 상 전이가 발생하였을 경우, 변경된다)를 포함하는 피드백 메커니즘을 사용하여 최적의 온도 구배를 얻을 수 있었다.
온도 탐침(즉, 열탐침)은 다양한 위치에 설치되고 다양한 목적으로 사용되기 때문에 일반적으로 비-침습적 적용이 바람직하다. 다른 실시태양에서, 탐침은 침습적으로 사용될 수 있다. 열탐침은 측정 부위/위치와 직접 접촉함으로써 온도를 측정할 수 있는 장치(예로서, 열전쌍, 서미스터, 바이메탈 온도계, 변색 열 표시지, 반도체 온도계, 광섬유 온도계, 및 액체 유리관 온도계), 또는 다르게는, 부위와 접촉하지 않는 장치(예로서, 방사 온도계, 광섬유 온도 감지기 및 열 영상)를 포함할 수 있다.
사용될 수 있는 여러 유형의 열탐침 피드백 디바이스가 존재한다. 일반적으로, 열탐침의 유형, 용도 및 위치는 적어도 다소간은 서로 서로에 의존한다. 예를 들면, 열탐침의 용도(즉, 열탐침을 사용하는 이유)는 그가 배치되는 위치에 영향을 줄 수 있고, 이는 결국 어떤 유형의 열탐침을 사용할지를 결정하는데 관여하는 부재에 영향을 줄 수 있다.
열탐침의 용도가 처리 표면과 소통하는(또는 소통할) 냉각 장치의 일부분의 현재의 확실한 온도를 측정할 수 있도록 하는 것인 실시태양에서, 처리 과정시 실제 처리 표면과 열적으로 접촉하는 것이 아니라, 냉각 부재/장치의 표면과 소통하도록 열탐침을 위치시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 예를 들면, 열탐침은 일시적으로 냉각 장치에 부착될 수 있거나(예로서, 1회용 열 전도판), 영구적으로 그에 고정될 수 있다. 그러한 실시태양 양자 모두에 따라, 열탐침의 유형은 열전쌍, 서미스터 또는 반도체 온도계가 일반적으로 바람직하다.
냉각 장치 표면에 부착된 피드백 디바이스는 사용시, 처리 대상의 피부 표면(즉, 상부 표피)과 소통하도록 배치된다. 따라서, 그러한 피드백 디바이스는, 특히 한랭 노출에 기인하여 원치않는 부작용(예로서, 표피 손상 또는 색소 변화)이 신속하게 개시되기 쉬운 상부 표피의 한랭 노출에 대한 확실한 평가를 제공한다는 점에서 유익하다.
본 발명의 대체 실시태양에 따라, 상부 표피의 표면 온도는, 처리 부위/영역의 표면에 검출가능하게 장착된 피드백 디바이스에 의해 측정된다. 그러한 실시태양에서, 장착 방법은 장치를 처리 표면에 확실하게 부착시켜야 하되, 일시적으로 결합시켜야 하고 - 즉, 장치는 처리 표면에 확실하게 장착되어야 하지만, 또한 원하는 경우에는(예로서, 과정 완성시, 또는 문제 발생시, 적시보다 조금 이른 시점에) 표면으로부터 용이하게 제거될 수 있어야 한다. 적절한 장착 방법은 제한하는 것은 아니지만, 예로서, 테이프 또는 풀과 같은 접착제를 포함한다. 열탐침이 풀에 의해 처리 표면에 장착되는 실시태양에서, 열탐침은 적절한 용매를 사용하여 처리 표면으로부터 제거될 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 처리 대상의 상부 표피의 최소 온도(즉, 상부 표피가 냉각 처리시 그 아래로 떨어지지 말아야 할 온도)는 처리시 -10℃인 것이 일반적으로 바람직하고, -4℃의 최소 온도가 더욱 바람직하고, -4℃ 내지 0℃의 최소 온도가 더욱더 바람직하다.
일반적으로, 냉각 장치의 표면에 부착되는 열탐침의 특징은 처리 표면에 부착되는 열탐침의 것과 동일하다. 열탐침 및 그의 홀더는 부재의 냉각 표면에 비하여 잘 규정된 깊이(예로서, 냉각 표면으로부터 약 1mm 미만내)에 열전쌍을 고정시키기 위해서는 얇고 크기가 작아야 한다(예로서, 직경은 2mm 미만이거나, 일반적으로는 1mm인 것이 바람직하다). 바람직한 실시태양에서, 열전쌍은 냉각 처리의 저해를 최소화하기 위하여 우수한 열 전도성(즉, 물의 열 전도성과 유사)을 나타낸다. 하나의 실시태양에서, 열탐침은 냉각 부재의 냉각 표면내에 내장된다.
열탐침은 1회용일 수 있거나(즉, 1회 사용), 재활용일 수 있고, 어느 경우에는 냉각 장치의 핸드피스(handpiece) 또는 제어 유닛과 소통할 수 있다. 1회용 열탐침의 비제한적 예로는 열 전도판이 있다.
사용시, 온도 증가를 검출하는 것은 열탐침의 위치에 따라 지연될 수 있다. 따라서, 열탐침 냉각판을 사용하여 열 구배 측정치를 측정할 수 있다. 열탐침의 열 전도율이 정확하게 공지되어 있다고 가정할 경우, 이러한 열 구배를 사용하여 다양한 공식/방정식에 따라 냉각 장치로의 열 유입량을 측정할 수 있다.
열 전도는 따뜻한 영역에서 보다 냉한 영역으로 열이 전달되는 것으로 정의되고, 사실상 확산에 의해 발생한다. 따라서, 열 유입량 ΦQ는 하기와 같이 정의된다.
Figure 112011007056903-pat00001
(1)
여기에서, ρ는 밀도이고, Cρ는 질량 열용량(erg?g-1?K-1)이며, d는 확산 거리이고, κ는 열 확산율(㎠?s-1)이다.
Figure 112011007056903-pat00002
(2)
열 전도율(단위는 erg?cm-1?K-1?s-1사용)을 정의하면,
Figure 112011007056903-pat00003
이고, (3)
특별히 언급하면,
Figure 112011007056903-pat00004
는 온도 구배이며, 이것이 푸리에(Fourier) 법칙이다:
Figure 112011007056903-pat00005
(4)
이들 공식/방정식은 열탐침 냉각판내의 상이한 위치 사이의 온도 구배를 사용하여 냉각 장치에 의해 제거될 열을 측정할 수 있음을 나타낸다. 또한, 열탐침의 배치를 사용하여 열류를 모니터할 수 있다. 그러한 데이타를 사용함으로써 신체 중심 부위 온도의 항상성을 위해 적절한 양의 열을 또다른 신체 영역에 제공하는지 여부/언제 제공하는지를 결정하는 것과 같이 다른 중요한 결정을 내릴 수 있다. 또한, 데이타를 사용함으로써, 비부피(specific volume)의 지방 조직을 열적으로 손상시키기 위해 적절한 국소 냉각량을 결정할 수 있다.
본 발명의 또다른 예시적인 실시태양에 따라, 열탐침을 처리 부위로부터 떨어진 위치에 설치할 수 있다. 그러한 배치는 신체 중심 부위 온도를 모니터하거나 열류량을 측정하는 것을 비롯한, 다양한 용도에 유용하다. 이러한 유형의 "신체 중심 부위 열탐침"를 배치하기 위해 바람직한 원격성 위치는 고막, 설하, 직장 또는 다른 원격성 표면이다. 일반적으로 바람직한 유형의 신체 중심 부위 열탐침에는 아날로그 또는 디지털 열전쌍, 서미스터 또는 반도체 온도계가 있다.
신체 중심 부위 열탐침의 배치를 위해 적절한 또다른 원격성 위치는 외이도이다. 그러한 실시태양에 따라, 신체 중심 부위 열탐침으로서 방사 측정 온도계를 사용하는 것이 일반적으로 바람직하되, 상기 온도계는 임의로 처리 전 또는 처리중 대상에게 정보(예로서, 수술의 남은 시간, 움직임 또는 그의 부족과 관련된 리마인더(reminder)) 및/또는 음향상의 오락을 제공하기 위하여 처리 대상이 쓰게 될 스테레오 헤드폰과 함께 조합될 수도 있다.
체온저하와 관련된 전신 부작용(예로서, 심장 부정맥, 대사 속도의 저속화, 일반적인 냉감에 의해 유발되는 동통/불쾌감)을 수반할 수 있는, 신체 중심 부위 온도의 현저한-저하를 국소 냉각이 유발하지 못하도록 하기 위해서 신체 중심 부위 온도를 측정하는 것이 유용하다. 정상 신체 중심 부위 온도가 37-38℃일 때, 임의의 중심 부위 온도가 36℃ 이하인 것은 적어도 경미한 체온저하의 존재 또는 개시에 대한 표시자가 될 수 있고, 따라서, 방지되어야 한다. 따라서, 신체 중심 부위 온도 열탐침이 그러한 온도를 측정한 경우, 냉각은 적어도 일시적으로라도 중단되어야 한다.
본 발명이 대체 실시태양에 따라, 처리 과정중 실질적으로 신체 중심 부위 온도를 일정하게 유지시키고, 사전 설정된 온도량이 저하되는 것을 방지하기 위해서는 신체 중심 부위 열탐침을 또한 사용하여 외부 열 적용을 모니터할 수 있다.
열탐침은 또한 냉각 장치가 적절하게 기능을 발휘하는지를 측정하고/모니터하기 위하여 사용될 수 있다. 그러한 경우, 열탐침 배치에 대하여 일반적으로 바람직한 위치는 냉각제 배관내 또는 냉각제 저장소내이고, 그러한 위치에 대하여 바람직한 유형의 열탐침은 열전쌍, 서미스터, 반도체 온도계 또는 바이메탈 온도계이다. 그러한 실시태양에서 사용되는 동안, 열탐침은 냉각 장치의 상이한 위치내에서의 온도 및/또는 온도 구배를 측정하기 위하여 정보를 수집한다. 상기 데이타는 결국, 잠재적인 문제 상태, 예로서, 냉각제 부족, 불충분한 냉각 온도, 냉각 장치의 고장, 냉각제내 얼음 형성 등을 표시한다.
열탐침 이외에 또는 그 대신에, 다양한 다른 감지기를 냉각 장치와 소통하게 배치함으로써 냉각 장치가 적절하게 그의 기능을 발휘하는지를 모니터/확인할 수 있다. 적절한 감지기로는 제한하는 것은 아니지만, 냉각제의 흐름을 측정/모니터하는 감지기를 포함한다. 냉각제의 흐름을 모니터함으로써, 예로서, 냉각제의 결빙 여부/그 시기를 측정할 수 있다.
냉각 장치가 적절하게 그의 기능을 발휘하는지를 모니터/측정하기 위한 또다른 피드백 장치는 냉각제내 부동제(anti-freeze)의 농도를 측정하는 감지기이다. 그러한 용도에 적절한 감지기중에는 광센서(부동제의 광밀도를 측정한다) 및 냉각제의 밀도를 검출하기 위하고/거나 냉각제내 부동제의 농도를 측정하기 위한 하나 이상의 감지기가 있다.
전기 피드백 탐침 또한 본 발명에 따른 피드백 정보를 제공하기 위해서 사용될 수 있다. 그러한 탐침은 양극 탐침, 단극 탐침 또는 다수의 양극 및/또는 단극 탐침을 포함할 수 있다. 다양한 논문(예로서, [Otten DM, Rubinsky B, Cryosurgical monitoring using bioimpedance measurements -a feasibility study for Electro Impedence tomography, IEEE Trans Biomed Eng. 2000 Oct;47(10):1376-81]; [Otten DM, Onik G, Rubinsky B, Distributed network imaging and Electro Impedence tomography of minimally Invasive surgery, Technol Cancer Res Treat. 2004 Apr;3(2):125-34]; [Hartov A, LePivert P, Soni N, Paulsen K, Using multiple - electrode impedance measurements to monitor Cyrosurgery, Med Phys. 2002 Dec;29(12):2806-14]; [Gage AA, Correlation of Electro Impedence and Temperature in Tissue during freezing , Cyrobiology. 1979 Feb;16(1):56-62] 참조)에 기재되어 있는 바와 같이, 전기 임피던스 측정은, 결빙 개시, 피부내 발생한 결빙 정도, 및/또는 발생한 조직 손상 수준을 모니터/측정하는데 확실하게 사용될 수 있다. 냉각 장치의 표면에 그러한 전기 탐침을 설치하는 것이 일반적으로 바람직하다.
다수의 전기 탐침이 사용되는 실시태양에서, 진피 및 피하 지방 조직내의 상 전이 영상화(예로서, 전기 임피던스 단층 촬영(EIT: Electro Impedence tomography(EIT)에 의해)를 가능하게 하거나, 다르게는, 촉진시키는 방식으로 또는 배열로 상기 탐침을 정렬시킬 수 있다. 결빙 온도에서, 전기 임피던스는 전형적으로 현저히 증가한다. 그러한 정보를 전기 임피던스 영상화와 병용하여 사용함으로써 한랭 노출을 중단하거나 감소시키는 것이 적절하지 여부/그의 적절한 시점을 결정할 수 있다. 그러한 결정은 일반적으로 표피 또는 진피 상 전이의 개시에 기초하고, 상기 상 전이는 수성 조직내에서의 얼음 형성을 나타내는 것이며, 과다처리에 기인한 원치않는 부작용이 발생하지 않도록 방지되어져야 하는 것이다.
진동 피드백 탐침(예로서, 문헌 [in Lindahl OA, Omata S, Angquist KA, A tactile sensor for detection of physical properties of human skin in vivo, J Med Eng Technol. 1998 Jul-Aug;22(4): 147-53]에 기재된 바와 같음)은 또한 피부의 기계적 성질을 모니터함으로써 피드백 정보를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 그러한 탐침은 연령, 환경적 요인, 일변 변동, 및 화장품 사용과 관련된 인간 피부의 강성 및 탄성상의 변화를 검출하는데 사용된다. 그러나, 그러한 탐침은 또한 피부 강성도를 평가/모니터하기 위해서 본 발명의 냉각 장치와 용이하게 조합될 수 있다. 결빙 온도에서 진피 강성도는, 원치않는 진피 얼음 형성이 존재할 수 있는 범위까지도 현저히 증가하기 때문에 상기는 유용한 측정법이다. 진동 피드백 탐침이 진피 강성도의 증가를 감지할 경우, 냉각 처리는 적절한 시간동안 중단되어야 한다.
적절한 진동 피드백 탐침의 일례는 생체내 인간 피부의 물리적 성질, 강성도 및 탄성의 비-침습적 평가에 대하여 사정되는 변위 감지 능력을 갖는, 스프링 장착 접촉식 감지기이다. 이러한 유형의 접촉식 감지기는 일반적으로 감지기가 목적물에 부착되었을 때 진동수 변화를 측정하기 위한, 진동 픽업(vibration pickup), 전자 장치 및 프로그램 가능한 논리(예로서, 소프트웨어를 포함한 컴퓨터)를 갖는 압전 진동자(61kHz)를 포함한다. 측정시 목적물에 대한 감지기 부재가 적재된 스프링의 압축을 나타내는 접촉시 감지기는 변위 감지기와 통합된다. 특정 조건하에서(예로서, 일정한 접촉 압력) 이러한 진동수 변화는 목적물의 음향 임피던스를 모니터하고 연조직의 강성도와 관련된다.
본 발명에 따른 피드백 디바이스로서 초음파 기술을 실행하는 것 또한 가능하다. 본 발명의 방법을 실시할 때, 냉각은, 피부 표면을 손상시키지 않으면서, 예를 들면, 진피의 결빙 온도에서 소위 "아이스볼(iceball)"이라는 것은 형성시키지 않으면서, 적절한 깊이에 도달할 것이다. 초음파 피드백 디바이스는 아이스볼의 형성을 검출(및 그에 관한 피드백을 제공)할 수 있고, 그리하여, 피부의 초기/추가 손상을 예방하기 위해 냉각역이 변형되어야 하거나, 전적으로 정지되어야 하는 것을 표시한다. 초음파 기술은 또한 피하 지방 조직내의 상 전이 개시에 관한 피드백 정보를 검출하고 제공하는데 효과적이다. 그와 같이 발생한 경우에는 또한 일반적으로 처리 조건을 변형시키거나 처리를 전적으로 중단할 것을 요구할 것이다.
본 발명에 따른 초음파 피드백 디바이스로서 사용될 수 있는 예시적인 장치는 [Laugier P, Laplace E, Lefaix JL, Berger G, In vivo results with a new device for ultrasonic monitoring of pigskin cyrosurgery : the echographic cyroprobe. J Invest Dermatol. 1998 Aug;111(2):314-9]에 기재되어 있다. 상기 문헌내 기재되어 있는 장치는 초음파검사기의 냉동탐침으로서, 이는 고주파의(20MHz) 소형 초음파 변환기와 냉각 장치를 조합한 것이다. 냉동된 피부의 초음파 속도의 평균값은 냉동되지 않은 피부의 것보다 비교적 크다. 따라서, 그러한 장치는 상 전이 이전 또는 결빙 이전의 에코 형성(echo formation) 및/또는 결빙 후의 "아이스볼"의 형성을 시사하는, 초음파 속도 변화를 측정하는데 사용될 수 있다. 특히, 초음파검사기의 냉동탐침은 아이스볼의 침투 깊이를 생체내에서 실시간으로 모니터할 수 있고, 아이스볼의 성장 속도와 관련된 피브백 정보를 제공한다. 그러한 검출은 자동일 수 있거나(즉, 조작자와 무관), 특히, 결빙면(freezing front)으로부터의 에코 신호 검출 및 아이스볼의 침투 깊이 산출을 수반한다.
도 20은 초음파-기반 피드백 디바이스(2000A)가 처리 부위(2020)(본 실시태양에서는 환자의 피부이다)에서 냉각 부재를 사용하는 동안 냉각 부재(2010)와 소통하는, 본 발명의 예시적인 실시태양을 도시한다. 예시적인 초음파-기반 피드백 디바이스 는 초음파 변환기로서, 사용시 그의 직경 범위는 약 1cm 내지 2cm 이어야 한다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 냉각 부재(2010)는 초음파-기반 피드백 디바이스(2000A)와 소통함으로써 피드백이 발생할 수 있게 하고, 또한 피부(2020)와 접촉함으로써 그에 냉각을 제공한다(예로서, 냉각제 주입 영역(2030)내로, 냉각 부재를 통해, 그리고 최종적으로는 냉각제 출구 영역(2040)을 통해 냉각 부재 바깥으로 순환하는 냉각제에 의해). 냉각 부재(2010)의 형상(예로서, 볼록형) 및 그에 의해 가해지는 압력의 조합을 통해 피부(2020)는 압축되고, 이로써 냉각 부재는 진피(2050)를 냉각시키고, 결과적으로는 진피 아래에 위치하는 피하 지방(2060)을 냉각시키게 된다.
그러나, 임의로는 하나 이상의 목적물 또는 물질이 냉각 부재(2010) 및 피부(2020) 사이의 인터페이스(2070)중 일부에 또는 전체에 배치되는 것이 일반적으로 바람직하다. 비제한적인 예로서, 겔이 피부 표면(2020), 냉각 부재(2010), 또는 양자 모두에 적용될 수 있다. 냉각 장치의 냉각 효과를 개선시키기 위해서 겔은 열 전도성이어야 하고, 추가로 또한 피드백 정보의 수집을 방해하지 않도록 선택되어야 한다. 예를 들면, 도 20에 도시한 실시태양에서, 겔은 정확한 측정치를 얻기 위해, 그리고 결과적으로 확실한 피드백 정보를 제공하기 위해서, 초음파 변환기(2000A)의 능력을 손상시키지 않도록 초음파-투과성이어야 한다.
초음파 변환기(2000A)는 초음파 변환기 및/또는 냉각 부재(2010)가 연결된 다른 장치(도 21에 개략도로 나타냄)를 통과하고, 그 장치에 의해 처리되는 초음파 데이타를 수집함으로써 피드백 정보를 제공한다.
도 20에 도시한 장치는 피드백 디바이스(2000A) 대신 또는 그 이외에, 온도 감지기(2000B)와 같은 하나 이상의 추가의 피드백 디바이스를 포함할 수 있음에 주목하여야 한다. 그러한 다른 피드백 디바이스(들)(2000B)가 존재할 경우, 이는 냉각 부재(2010) 및/또는 처리 부위(2020)와 소통되어야 한다.
피드백을 수집하는 또다른 기술은 초음파 영상화 및 진동 탐침의 조합, 예로서, 초음파 탄성 영상 및 과도(transient) 탄성 영상을 사용하는 것이다. 이러한 기술은 특히 상이한 피부층내에서 상 전이를 확인함으로써 수성 피부 조직내의 얼음 형성 개시를 측정하는데 효과적이다. 그러한 개시는 처리 순환을 중단시킬 적절한 시간을 나타낼 수 있거나, 순환 중단 이전에 과다처리를 표시할 수 있다.
그러한 조합형 장치는 영률(Young's modulus), 및 특히, 전단 기계적 여기에 대한 그의 반응을 조사함으로써 상이한 조직층 및 깊이에서의 연조직의 점탄성 성질을 특징화하여 국소 조직 강성도를 정의한다. 영률이 국소 조직 강성도를 정의하기 때문에 이를 사용하여 상이한 피부층내에서의 상 전이를 확인할 수 있다. 예를 들면, 문헌 [Gennisson JL, Baldeweck T, Tanter M, Catheline S, Fink M, Sandrin L, Cornillon C, Querleux B, Assessment of elastic parameters of Human Skin using dynamic elastography, IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2004 Aug;51(8):980-9]에 기재된 바와 같이, 진피 및 지방 조직 층을 분간하기에 충분한 공간 해상도를 갖는 고 해상도 장치는 인간 피부의 탄성 성질의 생체내 평가를 촉진시킴으로써 매우 얇은 층(1-5mm)에서 국소 영률을 측정할 수 있다. 고 해상도 장치는 변환기를 둘러싸고 있는 링에 의해 생성된 300Hz 전단파에 의해 유도되는 변위를 추적하기 위해 초음파 탐침(50MHz)을 사용한다. 본 분야의 당업자 또는 기술자에게 공지되어 있는 바와 같은, 예로서, 연속 초음파 후방-산란된 에코 사이의 상호-상관 기술을 사용하여 변위를 측정한다. 문헌(Gennisson et al.)에 기재된 측정 기술을 사용하여 인간 팔뚝상의 생체내 데이타를 수집하였고, 상이한 피부-모사 모형에서 탄성을 조사하기에는 상기 기술이 실험상 정확하다는 것이 입증되었다. 데이타에서는 진피에서의 영률이 피하조직 및 다른 연조직에서보다 높았다고 나타났다.
진피 및/또는 지방 조직층내에서의 강성도 변화를 측정하기 위해서, 해상도는 보다 낮고, 영상 깊이는 보다 높은 초음파 디바이스를 사용할 수 있다. 진동수 범위가 약 5 내지 약 30MHz 사이, 및 더욱 바람직하게, 약 20Mhz 범위인 초음파 탐침이 바람직하다.
본 발명에 따라, 문헌(Gennisson et al.)에 기재된 장치는 본 발명의 냉각 장치와 조합될 수 있다. 조합함에 따라, 생성된 장치를 사용하여 상이한 조직층에서의 상 전이를 비-침습적으로 측정할 수 있고, 이리하여, 덜 정확하고/덜 확실한, 현 기술(예로서, 숙련된 관찰자에 의한 주관적인 촉진(palpation))을 대체할 수 있다.
본 발명에 따라 상 전이를 측정하기 위해 다른 기술 또한 사용할 수 있고, 여기에서, 그러한 기술은 제한하는 것은 아니지만, 광 간섭 단층 촬영 및 자기 공명 영상(MRI: magnetic resonance imaging)을 포함한다.
추가로, 또다른 피드백 기술은 조직내 음속을 측정하기 위하여 하나 이상의 탐침을 사용하는 것에 포함된다. 조직내 음속은 온도에 의존적이고, 보다 낮은 온도에서 현저하게 증가한다. 음속은 예로서, 문헌 [Mulet A, Benedito J, Bon J, Rosello C, Ultrasonic velocity in cheddar cheese as affected by temperature, Jour Food Sc. 1999; Vol 64(6):1038-1041]에 기재되어 있는 바와 같은 비행시간(time-of-flight) 측정에 의해 측정될 수 있고, 여기에서, 1MHz의 협대역 초음파 변환기를 사용하여 특정 경로 길이내 오실로스코프(an oscilloscope)를 사용하여 비행 시간을 측정한다. 이러한 탐침들을 사용하여 상이한 피부층내에서의 온도 및 상 전이를 모니터할 수 있다. 수성 조직내의 얼음 형성을 나타내는 것으로서 표피 또는 진피의 상 전이 개시는 적어도 일시적으로라도 한랭 노출을 중단하거나 감소시킴으로써 방지되어야 한다. 지방 조직내의 상 전이 개시를 효과적인 한랭 노출 요법을 모니터하기 위한 종점으로서 사용할 수 있다.
표피 또는 진피내 얼음 결정 형성을 검출하기 위하여 사용될 수 있는 또다른 기술은 IR-반사 측정법(reflectoscopy)이다. 피부는 약 800 내지 약 1400nm 범위에서는 상대적으로 투과성이고, 상기 범위는 소위 피부의 "광학창(optical window)"의 일부분이다. 특히, 약 1000 내지 약 1400nm의 범위내에서, 피부는 흡수 크로모포어를 갖고, 따라서, 산란은 제한된다. 따라서, 얼음 결정 형성의 종류/양이 반사능을 현저히 증가시킬 것이다.
본 발명의 예시적인 IR-반사 측정법 실시태양에 따라, 표피 또는 진피내의 얼음 결정 형성에 기인하여 임의의 광학 반사율 증가를 측정하고 검출할 수 있도록 하기 위하여 피부내로의 침투 깊이가 진피 두께(예로서, 약 2-4mm)에 상응하는 파장을 적용시킨다. 따라서, 진피내 결정 형성의 측정을 위해 사용되는 파장 범위는 바람직하게, 약 400 내지 약 800nm 범위이다. 약 700 내지 약 800nm의 파장의 경우에는 혈액에 의해 흡수되는 것은 상대적으로 적고, 따라서, 노출시 관류 변화는 측정치에 영향을 주지 않는다.
보다 심부의 침투 파장(예로서, 약 1000 내지 약 1300nm)의 경우, 표피, 진피 또는 피하 지방 조직에서의 결정 형성이 반사능의 변화를 일으킬 수 있다. 하나의 실시태양에서, 결정 형성 위치는 최대 반사율 파장에서의 측정된 변화에 의해 결정될 수 있되, 상기의 최대 반사율 파장은 특정 조직층내 얼음 결정의 특징적인 형태에 따라 달라질 것이다. 또다른 실시태양에서, 결정 형성 위치는 방출기와 검출기 사이의 거리를 고려하여 결정될 수 있다. 상이한 깊이에서 결정이 형성될 경우 신호는 최대로 증가한다. 표피 및 진피에서 결정이 형성될 경우, 방출기와 검출기 사이의 거리가 대략 1mm일 때 반사율은 최대로 증가한다. 피하에서 결정이 형성될 경우, 방출기와 검출기 사이의 거리가 대략 3-5mm일 때 반사율은 최대로 증가한다.
하나의 실시태양에서, 확산 광학 단층 촬영을 적용시켜 관찰중 하낭 이상의 조직(예로서, 진피, 표피 또는 피하 지방 조직)으로부터 방출되는 반사율의 공간 확산 스펙트럼을 모니터할 수 있다. 확산 광학 단층 촬영법은 본 분야에 잘 공지되어 있고, 표준 관행대로 수행될 수 있다.
피드백 정보는 또한 예로서, 진피내 혈액 함량 또는 혈류량을 측정하는 하나 이상의 광학적 탐침을 사용함으로써 본 발명에 따라 제공될 수 있다. 예를 들면, 광학 반사 측정법을 추가로 사용하여 혈류량을 모니터할 수 있고, 그 결과, 국소 혈류량을 감소시키기 위해 필요한 접촉 압력을 측정할 수 있다. 혈류량의 2가지 부재, 즉, 미세혈관 부피 및 적혈구 속도를 개별적으로 측량하기 위해 레이저 도플러 기술 및 장비 또한 사용될 수 있다. 혈류량 및 미세혈관 부피와 관련되는 데이타는 결국, 냉각 장치에 의해 처리 표면상에 가해지는 접촉압력의 범위 및/또는 충분한 수량을 계량하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 광학 탐침들 하나 이상을 사용함으로써, 혈류량을 감소시키거나 혈액의 흐름을 차단시켜 보다 심부의 피부층을 냉각시킬 수 있거나 그의 냉각을 촉진시킬 수 있다. 광학 탐침은 또한 진피 및 표피내의 원치않는 얼음 결정의 형성을 시사하는, 처리 표면의 백색화를 표시하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 피드백 정보를 수득하는 또다른 형태는 냉각 장치 및 처리 표면이 적절하게 접촉하고 있는지 여부를 결정하고/모니터하는 것이다. 냉각 장치가 적절한 온도에서 작동하는 경우라도, 적절하게 접촉하고 있지 않다면 냉각 표면에서는 적절한 냉각 수준에는 도달하지 못하기 때문에 이는 유용한 측정이 될 것이다.
접촉 탐침은 피부 표면과의 열 접촉을 모니터하고, 냉각 장치가 피부와 적절하게 접촉하고 있을 때 중앙 제어 유닛에 신호를 보낸다. 피부와 냉각 부재와의 접촉을 모니터하기 위해서 다양한 방법이 사용될 수 있고, 이는 제한하는 것은 아니지만, 냉각 부재내 또는 냉각 부재의 가장자리/테두리에의 하나 이상의 전기 스위치, 하나 이상의 압력 감지기, 냉각 탐침 및 피부 사이 인터페이스의 열탐침(여기에서, 열 접촉으로 온도가 상승할 때 열탐침은 접촉 감지기로서 역할을 한다), 냉각 부재 가장자리에 위치하는 2개의 전극 사이의 전기 저항, 및 피부와 접촉하고 있는 냉각 장치의 배치를 검출하기 위한 하나 이상의 광학적 감지기를 포함한다.
접촉 탐침이 하나 이상의 압력 탐침인 본 발명의 실시태양에서, 압력 탐침(들)의 용도는 충분한 압력이 냉각 장치에 의해 처리 표면에 가해지는지 여부를 모니터하는 것이다. 예시적인 압력 탐침은 스프링 장착 냉각 부재로서, 여기에서, 스프링 신장은 위치 검출기에 의해 검출되고, 피부 표면에 가해지는 힘/압력을 측정한다(스프링 상수와 함께). 임의로, 하나 이상의 피드백 디바이스는 진공 수준을 측정하기 위하여 제공될 수 있되, 여기에서, 진공 수준이 압력 0 초과이고, 수준이 대략 대기압의 1/2 초과로 상승하지 않는 것(즉, 500 밀리바 이하)이 일반적으로 바람직하다.
피드백을 제공하는 추가의 또다른 기술은 표피, 진피 및/또는 피하 지방내 상 전이를 측정하는 것이다. 그러한 기술은, 피부가 폴딩되는(fold) 동안 냉각되는 실시태양과 함께 사용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 이러한 기술은, 비제한적인 예로서, 검출기 및 기계적 펄스 방출기를 사용함으로써 이루어질 수 있다. 검출기 및 방출기는 측정하고자 하는 깊이 수준에 따라 서로로부터 공간을 두고 떨어져 있어야 하고, 여기에서, 검출기 및 방출기는 일반적으로 상당히 보다 심부의 수준을 측정하기 위해서 보다 멀리 공간을 두고 떨어져 있다. 예를 들면, 표피 또는 진피내 상 전이를 측정하기 위한 검출기와 방출기 사이의 간격은 일반적으로 약 0.1mm 내지 약 5.0mm 범위(0.1mm 내지 약 1.0mm의 간격이 일반적으로 바람직하다)인 반면, 피하 지방내 상 전이를 측정하기 위한 검출기와 방출기 사이의 간격은 일반적으로 약 1.0mm 내지 약 15.0mm 범위(5.0mm 내지 약 10mm의 간격이 일반적으로 바람직하다)이다.
본 원에 기술된 다양한 피드백 디바이스는 침습적으로도 사용될 수 있다. 침습적 측정이 특정 조건하에서는 보다 정확한 데이타를 제공할 수 있고, 따라서, 그러한 환경하에서는 바람직할 수 있다. 이는 특히, 침습적 장치의 사용과 관련된 일반적 결점(예로서, 동통, 불괘감)이 존재하지 않는 상태가 존재하는 경우이다. 예를 들면, 몇몇 이유에서 처리 대상이 처리 과정시 전신 마취하에 있는 경우에는, 침습적 피드백 디바이스를 사용하는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 처리 대상이 추가의 동통을 감지하지 못할 것이고, 보다 정확한 기록을 얻을 수 있기 때문이다.
상기 기재된 장치 대신에 또는 그 이외에, 피드백 정보는 의료인, 처리 과정에 관여하는 한명 이상의 다른 사람들, 및/또는 처리 대상 그 본인에 의해 제공될 수 있다. 그러한 사람들이 취할 수 있는 조치중에는 장치 차단, 하나 이상의 작동 조건 또는 파라미터의 변형, 및/또는 추가적인 온도 저하의 제한이 있다. 그러한 조치는 중앙 냉각 유닛에 대한 조절, 예로서, 원격 제어를 통해 실시될 수 있다. 이러한 원격 제어는 중앙 냉각 유닛와의 유선 또는 무선 연결을 통해 중앙 냉각 유닛와 소통할 수 있다.
처리 대상, 의료인, 또는 처리 과정에 관여하는 한명 이상의 다른 사람들은 또한 특정의 관찰상 부작용(즉, 장치에 의해서는 용이하게 측정될 수 없는 부작용)의 발생을 측정하기 위한 다양한 과정을 모니터하도록 위임받을 수 있다. 그러한 관찰상의 부작용은, 제한하는 것은 아니지만, 동통, 불쾌감, 공포, 염려 또는 오심을 포함한다.
피부 표면을 냉각시킴으로써 예를 들면, 약 -5℃ 내지 15℃의 표적 온도로 피하 지방층을 실질적으로 냉각시키는 것은 수개의 요건을 갖는다. 피부 표면으로부터 추출된 열은 피부내에서의 온도 구배를 확립시키고, 결과적으로는, 먼저 표피, 진피, 그리고 최종적으로 피하 지방층을 냉각시킨다. 진피의 혈액의 흐름은 신체 중심 부위로부터 진피로 열을 보낸다. 따라서, 진피의 혈액의 흐름은 심부(deep) 진피 및 피하 지방의 냉각을 심각하게 제한한다. 따라서, 피하 지방을 감소시키기 위한 처리로서 냉각시키면서, 예를 들면, 수축기 혈압보다 큰 압력을 피부에 국소적으로 가함으로써 피부에서 혈액이 흐르지 못하도록의 혈액의 흐름을 일시적으로 제한하거나 제거하는 것이 바람직하다. 국소 압력은 예로서, 가먼트(garment) 또는 붕대와 같은 가용성 물질에 의해 가해지고 제어될 수 있고, 처리 부위에 밀접해 있는(close proximity) 처리 부위 또는 영역을 둘러싸도록 조절되거나 조절될 수 있다. 틈틈히 타이트하게 잡아당기는 것과 같이, 가먼트를 조일 수 있거나, 느슨하게 할 수 있거나, 다르게는 원하는 바에 따라 처리시 압력을 조정할 수 있다.
하나의 실시태양에서, 가용성 물질(예로서, 가먼트)은 표층의 혈류량을 효과적으로 억제시키기 위하여 이종의 압력을 적용 부위에 적용시키는 것을 매개하는 메시 패턴(mesh pattern)과 같은 패턴으로 구성되고, 이는 본 발명의 다양한 피드백 디바이스로부터 얻게 되는 기록값 및 냉각 효능을 증진시킬 것이다. 국소 압축의 패턴은 예를 들면, 피부 강성도 및 진피 혈액 공급의 해부학적 구조에 따라 달라질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 최적의 직경은 진피 두께의 약 2 내지 약 5배 사이, 또는 약 2 내지 약 15mm 사이이다.
가용성 물질의 개개 필라멘트의 직경은 적용되는 압력이 손상(예로서, 절단, 표피 괴사)을 유발하지 않도록 선택된다. 하나의 실시태양에서, 최적의 필라멘트 직경은 약 1 내지 약 3mm이다. 가먼트의 개개의 필라멘트는 피부에의 국소 압력을 제어하도록 설정된 각 변형에 대한 예정 스프링 상수를 가진 돌출부를 가질 수 있다. 처리 영역내 필라멘트는 그 안에서 냉각제가 순환하는(예로서, 액체, 기체) 중공관(hollow tubular) 구조를 포함할 수 있다. 필라멘트는 또한 개개의 미세-처리 부위내에 근접하여 표면 온도를 모니터하기 위하여 온도 측정 부재(예로서, 열전쌍, 와이어)를 함유할 수 있다. 가요성 물질(예로서, 가먼트)은 온도 민감성 색 스케일을 포함할 수 있고, 이는 특정 색채에 의해 처리 방법의 효능 또는 다른 효과를 표시한다. 또다른 실시태양에서, 가요성 물질(예로서, 가먼트)은, 적용 부위에 기계적인 움직임을 제공함으로써 지방 조직의 파괴를 증진시키기 위해 적용된다.
일반 요건은, 피부 표면에서의 냉각 시간은 진피 및 피하 지방층으로부터 열이 흐를 수 있도록 하는데 충분하게 긴 시간이어야 하는 것이고, 이는 상기의 처리를 위해 원하는 온도에 이르게 하기 위함이다. 피하 지방이 그의 지질이 결정화되는 온도 아래의 온도에서 냉각될 때, 이들 지질의 결빙 잠열 또한 확산에 의해 제거되어야 한다. 처리 깊이, 예를 들면, 피하 지방이 영향을 받은 해부학적 깊이를 제어하기 위해 피부 표면의 냉각 온도 및 냉각 시간은 조절될 수 있다. 열 확산은 수동적 과정이고, 신체 중심 부위 온도는 거의 항상 37℃에 가깝다. 따라서, 또다른 일반 요건은 냉각시 피부 표면 온도는, 냉각이 실시되는 시간중 적어도 일부의 시간동안이라도 부위를 처리하기 위해서는 원하는 표적(예로서, 지방세포) 온도보다 낮아야 한다.
직경이 약 2cm 초과이고, 혈액은 흐르지 않는 피부를 냉각시킬 때, 1차원의 열 확산은, 냉각시 시간에 따른 피부내 온도 파일을 예측하기 위한 우수한 개산(approximation)을 제공한다. 열 확산은 일반 확산 방정식, δT/δt = κδ2T/δz2(여기에서, T (z,t)는 깊이 z 및 시간 t의 함수로서 피부 온도이고, κ는 열 확산도이다)에 의해 조절되고, 이는 피부 조직의 경우 대략 1.3 x 10-3㎠s-1이다. 피부의 상태와 흡사한, 준무한대 석판의 평면 구조에 대하여 열 확산 방정식에 관한 해답 및 개산(approximate) 해답을 찾았다. 피부 표면(z=0)을 소정의 낮은 온도로 유지시킬 때, 유용한 개산은 깊이 z로부터의 열류량은 초기 차이의 ½인 온도차를 얻기 위해 대략
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의 시간을 필요로 한다(여기에서, t의 단위는 초이고, z의 단위는 밀리미터이다). 따라서, z2가 열 시간 상수에 대한 근사값으로 간주될 수 있다. 예를 들면, 피부의 초기 온도가 30℃이고, 0℃의 얼음이 피부 표면에 대하여 견고하게 배치될 때, 약 15℃에 도달하기 위해서는 1mm 깊이에서 당해 온도를 위해 약 1초가 요구된다. 피하 지방층은 전형적으로 약
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에서 시작되고, 수 밀리미터부터 수 센티미터 이하의 두께까지 확장된다. 따라서, 피하 지방층 상단으로부터의 열 전달에 대한 열 시간 상수는 약 10초이다. 피하 지방이 실질적으로 냉각시키기 위해서는, 적어도 수초 및 바람직하게 10초 초과의 냉각 시간 열 시간 상수가 요구된다. 따라서, 피부 표면에서, 및 진피에서 혈액이 흐르지 않을 때, 피하 지방의 최상단부의 온도가 냉각된 피부 표면 온도에 도달하도록 하기 위해서는 냉각은 약 30-100초간은 유지되어야 한다. 지방의 온도가 결정화 온도 아래로 떨어질 때, 상기 언급한 바와 같이 지질에 대한 결정화 잠열 또한 제거되어야 한다. 그러므로, 일반적으로는, 1분에 걸친 냉각 시간이 바람직하고, 약 1분 초과의 냉각 시간은 1시간 이상까지의 시간동안 영향을 받을 지방 세포의 깊이를 조절하기 위해 사용될 수 있다.
따라서, 추가의 또다른 실시태양에서, 진피는 혈관수축을 유도하기에 충분한 속도로 냉각된다. 진피내 혈액 순환은 진피의 온도를 체온에 가깝게 안정화시킨다. 온도를 체온 아래의 온도까지 냉각시키기 위해서 혈류량은 최소화되어야 한다. 신속한 냉각이 적절한 방식으로 혈액 순환을 제한하는 반사성 혈관수축에 도달하는 것은 표피 표면의 신속한 냉각을 통해 이루어질 수 있다.
추가의 또다른 실시태양에서, 혈관수축을 유도하기 위해서 혈관수축 약물이 투여된다. 혈관수축 약물은 예를 들면, 냉각제 적용 전, 후, 적용중에 접촉점에 국소적으로 적용될 수 있다. 필요할 경우, 예로서, 주사 또는 경구 투여와 같은 통상적인 방법을 통해 혈관수축 약물을 전신 투여할 수 있다. 혈관수축 약물은 본 분야에서 임의의 공지된 것일 수 있다. 바람직하게, 혈관수축 약물은 EMLA 크림 또는 에피네프린이다.
추가의 또다른 실시태양에서, 외측 혈류량을 제한하기 위해서, 냉각제와의 접촉점 또는 냉각제에 근접한 점에서 표면에 압력을 가할 수 있다. 예를 들면, 단일 폴드 또는 다중 폴드를 포함하는 피부 폴드로 피부 표면을 압축시킴으로써, 압력을 피부 표면에 가할 수 있다. 냉각제와의 접촉점 또는 냉각제에 근접한 점에 진공 공급 장치(vaccum)를 적용시키는 압력일 수도 있다.
이론에 구속되지 않고, 지질 풍부 세포에서의 결정 형성 속도는 냉각 처리시 압력을 가함에 의해 바뀔 수 있다고 여겨진다. 결정이 서서히 축적되기 보다는 급하게 결정이 형성되는 것이, 지질 풍부 세포에 더 많은 손상을 일으킬 것이다. 또한, 압력을 가하여 지질 풍부 세포내 결정을 강제로 움직이게 할 수 있고, 이는 이중막에 대한 손상을 증진시킨다고 여겨진다. 추가로, 상이한 구획의 피하 지방은 상이한 점성도를 갖는다. 일반적으로, 점성도는 보다 저온(예로서, 특히, 상 변화점에 근접한 온도)에서 증가한다. 지질 풍부 세포의 경우 비 지질 풍부 세포보다 높은 온도에서 상 변화가 발생하기 때문에 압력을 가할 때 피하 지방 조직내에서 균일하지 않는 긴장 선(tension lines)이 형성된다. 이러한 긴장 선내에서 뚜렷한 손상이 발생하는 것으로 여겨진다.
추가의 또다른 측면에서, 진피 및/또는 표피의 온도는 35℃ 내지 -15℃ 사이에서 변동한다. 더욱 바람직하게, 진피 및/또는 표피의 온도는 -10℃ 내지 10℃ 사이에서 변동한다. 더욱더 바람직하게, 진피 및/또는 표피의 온도는 -8℃ 내지 8℃ 사이에서 변동한다. 피부 표면에서의 진동 온도는 간헐적으로 가온시켜 냉각 처리의 잠재된 부작용(예로서, 진피 또는 표피 세포에서의 결정 형성)을 중화시킬 수 있다. .
추가의 또다른 측면에서, 냉각제 적용은, 진피 및/또는 표피내의 결정 형성을 감소시키거나 제거시키기 위하여 진피 및/또는 표피내 배치되는, 일정하거나 시간에 맞추어 진동하는 전기장/음향장을 적용시키는 것과 결합된다.
도 1a는 본 발명의 실시태양에 따라 표적 영역을 냉각시키기 위한 처리 장치(100)을 도해한다. 도 1a에서 나타낸 바와 같이, 처리 장치(100)은 제어 유닛(105) 및 처리 유닛(107)을 포함할 수 있고, 이는 냉각/가열 부재(110) 및 처리 인터페이스(115)를 포함할 수 있다.
제어 유닛(105)은 전원 공급 장치(power supply)를 포함할 수 있고, 예를 들면, 제어 유닛은 전력을 처리 유닛(107)에 공급하기 위하여 전원과 연결할 수 있다. 제어 유닛(105)은 또한 입력된 성질 및/또는 파라미터, 냉각/가열 부재(110) 및 처리 인터페이스(115)에 기초하는, 제어용 제어 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 갖는 컴퓨터 장치를 포함할 수 있다. 처리 인터페이스(115)는 검출기(120)를 포함할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 실시태양에 따른 제어 유닛(105)의 구조를 설명하는 도해이다. 도 1b에서 나타낸 바와 같이, 제어 유닛(105)은 컴퓨터 장치(125)를 포함할 수 있고, 이는 범용 컴퓨터(예로서, PC), 워크스테이션, 메인프레임 컴퓨터 장치 등일 수 있다. 컴퓨터 장치(125)는 처리 장치(또는 중앙 처리 장치 CPU(central processing unit)")(130), 기억 장치(135), 저장 장치(140), 사용자 인터페이스(145), 장치 버스(150), 및 통신 인터페이스(communication interface)(155)를 포함할 수 있다. CPU(130)는 명령을 수행하고, 데이타를 처리하는 등의 임의 유형의 처리 장치일 수 있다. 기억 장치(135)는 임의 접근 기억 장치("RAM: random access memory"), 읽기 전용 기억 장치 ("ROM: read-only memory"), 플래시 기억 장치, 전기적 소거 및 프로그램 가능 읽기 전용 기억 장치("EEPROM: electrically erasable and programmable read only memory") 등중 임의의 하나 이상을 비롯한, 임의 유형의 기억 장치일 수 있다. 저장 장치(140)는 임의의 소거 및/또는 집적 광, 자기, 및/또는 광자기 저장 매체 등(예로서, 하드 디스크, 컴팩트 디스크 읽기 전용 기억 장치 "CD-ROM(compact disc-read-only memory)", CD-재기록가능한(CD-Re Writable) "CD-RW", 디지털 다기능 디스크-ROM "DVD(Digital Versatile Disc)-ROM", DVD-RW 등)으로부터/으로의 읽기/기록용 임의 데이타 저장 장치일 수 있다. 저장 장치(140)는 장치 버스(150)에 연결시키기 위한 제어기/인터페이스(나타내지 않음)를 포함할 수 있다. 따라서, 기억 장치(135) 및 저장 장치(140)는 데이타 뿐만 아니라 CPU(130)상에서의 실행을 위한 프로그램화된 프로세스에 대한 명령을 저장하는데 적절하다. 사용자 인터페이스(145)는 터치 스크린, 제어판, 키보드, 키패드, 디스플레이 또는 임의의 다른 유형의 인터페이스를 포함할 수 있고, 이는 상응하는 입력/출력 장치 인터페이스/어댑터(adapter)(나타내지 않음)를 통해 장치 버스(150)에 연결될 수 있다. 통신 인터페이스(155)는 처리 유닛(107)을 비롯한 임의 유형이 외부 장치와 소통하도록 개조될 수 있다. 통신 인터페이스(155)는 근거리 통신망("LAN: local area network"), 광역 통신망("WAN: wide area network"), 인터넷 등상의 하나 이상의 컴퓨터 장치와 같은 임의의 장치 또는 통신망(나타내지 않음)과 소통하도록 개조될 수 있다. 인터페이스(155)는 장치 버스(150)에 직접 연결될 수 있거나, 적절한 인터페이스(나타내지 않음)를 통해 연결될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(105)은 단독으로 및/또는 하나 이상의 추가 장치와 함께, 본 발명에 따라 처리 유닛(107)을 제어하기 위한 알고리즘를 포함할 수 있는 실행 프로세스를 제공할 수 있다. 제어 유닛(105)은 임의의 소통 프로토콜에 따른 프로세스, 임의의 플랫폼상의 프로그래밍 언어를 실시하도록 프로그램화되거나 명령을 받을 수 있다. 따라서, 프로세스는 기억 장치(135 및/또는 저장 장치(140)에 저장되거나, 인터페이스(155) 및/또는 사용자 인터페이스(145)에서 수신된, CPU(130)상에서의 실행을 위한 데이타 및 명령에서 구현될 수 있다.
다시 도 1a를 참고하면, 처리 유닛(107)은 초소형(handheld), 자동화 기기 등일 수 있다. 냉각/가열 부재(110)는 임의 유형의 냉각/가열 컴포넌트, 예로서, 열전기 냉각기 등을 포함할 수 있다.
도 1c는 본 발명의 실시태양에 따른 냉각/가열 부재(110)를 나타내는 도해이다. 도 1c에서 나타낸 바와 같이, 냉각/가열 부재(110)는 통로망을 포함할 수 있는데, 상기 통로망을 통해 냉각/가열 유체가 흐르는 것이다. 통로는 임의의 열 전도 배관 등에 의해 형성될 수 있다. 냉각/가열 유체는 투입구(175)를 통해 부재(11)으로 직접 송출되고(direct) 출구(180)을 통해 배출될 수 있다. 냉각/가열 유체는 온도가 제어된 임의의 유체, 예로서, 저온 공기(cooled air)/냉각 가스 또는 액체일 수 있다. 예를 들면, 얼음 또는 냉동 이산화탄소를 사용하여 냉각된 염수 또는 아세톤 배쓰를, 부재(110)를 통해 펌핑되는 냉각된 액체의 공급원으로서 사용할 수 있다. 따라서, 출구(180)에서 배출된 유체가 유체 공급원에서 재-냉각되고, 투입구(175)로 재-송출되는 순환 장치가 형성될 수 있다. 냉각 유체가 부재(110)를 통해 펌핑되는 속도를 포함할 수 있는 유체 공급원 및/또는 부재(110)의 온도는 제어 유닛(105)에 의해 모니터되고 제어될 수 있다. 따라서, 각/가열 부재(110)의 온도는 제어 유닛(105)을 사용하여 제거되거나 프로그램화될 수 있다. 도 1c에서 추가로 나타낸 바와 같이, 부재(110) 부위 사이에는 온도가, ΔT가 존재할 수 있다. 예를 들면, 출구(180) 부근의 유체가 투입구(175) 부근의 냉각 유체보다 더 높은 온도를 갖도록 처리하는 동안 표적 조직으로부터의 열은 냉각 유체로 전달될 수 있다. 그러한 ΔT는 부재(110)의 크기를 축소시킴으로써 감소시킬 수 있다. 본 발명의 실시태양에서, 부재(110) 및 상응하는 부재(110)의 적용에서 표적 조직으로의 통로 구성이 다양한 조직 표적물을 처리하기 위해 요구되는 임의 온도차를 설명할 수 있다. 예를 들면, 출구(180) 부근의 부재(110) 부위는 보다 고온의 처리 온도 등을 요하는 처리 영역에 적용될 수 있다. 따라서, 부재(110)의 통로는 다양한 처리 온도를 요하는 표적 조직의 크기, 형상, 형성 등에 따라 구성될 수 있다. 냉각/가열 유체는 또한 펄싱 방식으로 부재(11)을 통해 펌핑될 수 있다.
다시 도 1a를 참고하면, 처리 인터페이스(115)는 표피(160), 진피(165) 및 지방 세포(170)상에서 처리하기 위한, 냉각/가열 부재(110) 및 표피(160) 사이에 존재하는 임의 유형의 인터페이스일 수 있다. 예를 들면, 처리 인터페이스(115)는 냉각판(전도판), 냉각 유체-충진된 베쓸, (불균등한 표피와 상보적인 인터페이스를 위한) 프리-포밍(free-forming) 막, 볼록형 냉각 부재(예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같음) 등을 포함할 수 있다. 바람직하게, 처리 인터페이스(115)는, 냉각/가열 부재(110)와 표피(160), 진피(165) 및/또는 지방 세포(170) 사이의 최대 열 전달을 위해 표피(160)를 보완하는 열 전도성 물질을 포함한다. 예를 들면, 냉각 유체의 펄싱 흐름에 의해 유발되는 냉각 부재(110)로부터의 압력 변화가 표적 조직에 전달될 수 있도록 처리 인터페이스(115)는 유체-충진된 베쓸 또는 막일 수 있다. 추가로, 처리 인터페이스(115)는 간단하게, 냉각/가열 유체가 표적 조직(표피(160), 진피 및 지방 세포(170))에 예를 들면, 분무 장치 등에 의해 직접 적용될 수 있는 챔버일 수 있다.
검출기(120)는 온도 모니터, 예를 들면, 열전쌍, 서미스터 등일 수 있다. 검출기(120)는 조직 냉각 모니터용의 유형 T, E, J, K, G, C, D, R, S, B를 비롯한 임의의 열전쌍 유형을 포함할 수 있다. 검출기(120)는 또한 서미스터를 포함할 수 있고, 상기 서미스터는 그의 저항이 온도 변화와 함께 변하는 온도-민감성 저항기를 포함할 수 있다. 서미스터는 민감하기 때문에 그의 사용이 특히 이로울 수 있다. 본 발명의 실시태양에 따라, 부온도계수("NTC: negative temperature coefficient")의 저항이 큰 서미스터를 사용할 수 있다. 바람직하게, 검출기(120)용으로 사용되는 서미스터는 약 -15℃ 내지 40℃를 포함하는 작동 온도 범위를 가질 것이다. 추가로, 검출기(120)는 중합체 또는 세라믹의 활성 소자를 갖는 서미스터를 포함할 수 있다. 세라믹 서미스터는 가장 재현가능한 온도 측정을 가질 수 있기 때문에 가장 바람직할 수 있다. 검출기(120)용으로 사용되는 서미스터는 예로서, 유리와 같은 보호 물질내에 캡슐화될 수 있다. 물론, 다른 온도-모니터 장치 또한 원하는 크기, 외형, 및 온도 해상도에 의해 지시되는 바와 같이 사용될 수 있다. 검출기(120)는 또한, 피부 표면 영역의 전기 저항을 측정하기 위하여 사용될 수 있는 전극을 포함할 수 있다. 표피 또는 진피와 같은 표층 피부 구조내 얼음 형성은 전기 저항을 증가시킨다. 이러한 효과를 진피내의 얼음 형성을 모니터하는데 사용할 수 있다. 검출기(120)는 추가로 수개의 측정 방법의 조합으로 구성될 수 있다.
따라서, 검출기(120)는 피드백으로서 특히, 표피(160), 진피(165) 및/또는 지방 세포(170)로부터의 온도 정보를 제어 유닛(105)으로 추출할 수 있다. 검출된 온도 정보는, 입력된 성질 및/또는 파라미터에 기초하여 제어 유닛(105)에 의해 분석될 수 있다. 예를 들면, 지방 세포(170)의 온도는 검출기(120)에 의해 검출된 표피(160)의 온도에 기초하여 산출함으로써 측정될 수 있다. 따라서, 처리 장치(100)은 지방 세포(170)의 온도를 비-침습적으로 측정할 수 있다. 이어서, 예를 들면, 냉각/가열 부재(110) 및 처리 인터페이스(115)의 에너지/온도를 조절하여, 표적 지방 세포(170)의 최적의 처리 온도를 유지시키면서 주변의 표피(160) 및 진피(165)는 온전한(intact) 상태로 놓아 둠으로써 처리 유닛(107)의 연속적인 피드백 제어를 위해 제어 유닛(105)에 의해 상기의 정보를 사용할 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 냉각/가열 부재(110)는 약 -10℃ 내지 42℃ 이하 범위의 조절가능한 온도를 제공할 수 있다. 처리 절차가 종결될 때까지 그러한 온도 범위를 유지시키기 위하여 자동화된 온도 측정 및 제어 순서를 반복할 수 있다.
조직 냉각이 표적 조직의 물리적 조작, 예를 들면, 마사지를 수반할 경우, 지질 풍부 세포를 냉각시켜 지방 조직을 감소시키는 것이 더욱더 효과적일 수 있다는 것에 주의한다. 본 발명의 실시태양에 따라, 처리 유닛(107)은 조직 마사지 장치, 예로서, 진동 장치 등을 포함할 수 있다. 다르게는, 냉각/가열 부재(107)의 기계적 진동 또는 움직임을 제공하기 위해서 처리 유닛(107)내에서 압전기 변환기를 사용할 수 있다. 검출기(120)은 처리 효과를 모니터하고/거나 주변 조직에 대한 임의의 손상을 방지하기 위해 피부의 점도 변화를 검출하기 위한 피드백 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 처리 유닛(107)내 포함된 진동 장치에 의해 기계적으로 움직이거나 진동하는 표적 조직(또는 주변 조직)의 공명 진동수의 임의 변화를 검출하기 위해 진동 검출 장치를 사용할 수 있고, 상기 공명 진동수는 조직 점도 변화를 표시할 수 있다.
표피(160) 및/또는 진피(165)가 냉각 처리에 의해 손상되지 않았음을 추가적으로 확인하기 위하여, 광학 검출기/피드백 디바이스를 사용함으로써 표피의 광학적 성질 변화를 모니터할 수 있고(얼음이 형성될 경우, 산란은 증가); 전기 피드백 디바이스를 사용하여 표피에서의 얼음 형성에 의해 유발되는 표피의 전기 임피던스 변화를 모니터할 수 있고/거나; 초음파 피드백 디바이스를 사용하여 피부내 얼음 형성(실제로는 이를 막기 위해)을 모니터할 수 있다. 임의의 그러한 장치는 피부 손상을 막기 위해 처리를 중단시키거나 조절할 수 있는 신호 제어 유닛(105)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시태양에 따라, 처리 장치(100)은 다수의 구조 및 기계를 포함할 수 있다. 상이한 유형의 처리 절차, 구조 및/또는 기계에 대하여 디자인된 알고리즘이 제어 유닛(105)을 위해 포함될 수 있다.
도 1d에 나타낸 바와 같이, 처리 장치(100)은 최소한 침습적으로 지방 세포(170)의 온도를 측정하기 위해 탐침 제어기(175) 및 탐침(180)을 포함할 수 있다. 유리하게, 탐침(180)은 지방 세포(170)의 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있고, 이로써, 처리 유닛(107)의 제어 및 처리 효과를 개선시킬 수 있다.
처리 장치(100)은 원격으로 제어될 수 있음에 주의한다. 예를 들면, 제어 유닛(105)과 처리 유닛(107) 사이의 링크는, 냉각/가열 부재(110), 처리 인터페이스(115), 탐침 제어기(175), 및 탐침(180)에 대하여 제어 유닛(105) 원격 제어를 제공하는 원격 링크(유선 또는 무선)일 수 있다.
상기의 예시적인 처리 장치(100)은 본 발명과 함께 사용하기에 적절한 장치의 기본 컴포넌트의 일례이지만, 본 발명으로부터 벗어나지 않으면서 하드웨어 구조는 다수 변형될 수 있기 때문에, 제시한 아키텍처(architecture)는 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다.
도 2a는 본 발명의 실시태양에 따라 표적 조직을 폴딩(fold)함으로써 지방 세포(170)를 냉각시키기 위한 처리 장치(200)을 도해한다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, 처리 장치(200)은 압축 유닛(205)에 연결된, 대응하는 제어 유닛(105) 및 처리 유닛(107)을 양측에 포함할 수 있다. 압축 유닛(205)은 처리 유닛(107)을 함께 잡아당김으로써 처리 유닛(107) 사이에서 표적 조직(표피(160), 진피(165) 및 지방 세포(170))이 위쪽으로 폴딩(또는 "핀칭(pinching)")되도록 개조될 수 있다. 따라서, 상기 기재된 바와 같이, 표적 조직의 양측에서 각 처리 유닛(107)의 처리 인터페이스(115)는 다중면으로부터 지방 세포(170)를 보다 우수한 효율성을 갖고 냉각시킬 수 있다. 검출기(120)는 표적 조직의 온도를 측정하고 모니터하기 위해 포함될 수 있다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, 제어 유닛(105)이 연결되어 통합 장치를 형성할 수 있다. 본 발명의 실시태양에 따라, 장치(200)의 다양한 컴포넌트는 임의 갯수의 제어 유닛(들)을 사용하여 제어될 수 있다.
앞서 기재된 바와 같이, 표적 조직의 물리적 조작이 냉각 처리의 효과를 개선시킬 수 있다. 본 발명의 실시태양에 따라, 압축 유닛(205)은 표적 조직(표피(160), 진피(165) 및 지방 세포(170)) 주변에서 처리 유닛(107)을 함께 잡아당기는 힘을 달리할 수 있다. 예를 들면, 압축 유닛(205)은 표적 조직의 폴드(또는 "핀치")를 교대로 조이고 느슨하게 하기 위하여 펄싱력(pulsing force)을 사용할 수 있다. 표적 조직의 특징들(예를 들면, 점성도)의 변화를 검출함으로써, 처리의 효과 및 안전성을 확인하기 위해 조임에 대한 저항력을 추가로 모니터할 수 있다.
도 2b는 최소한 침습적으로 지방 세포(170)의 온도를 측정하기 위해, 도 1c에 나타낸 장치(100)의 것과 유사한 탐침(180)을 갖는 장치(200)을 도해한다. 상기 기재된 바와 같이, 탐침(180)은 지방 세포(170)의 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있고, 이로써, 처리 유닛(107)의 제어 및 처리 효과를 개선시킬 수 있다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시태양에 따른 처리 장치(300)을 나타내는 도해이다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 장치(300)은 흡인 유닛(305)을 포함할 수 있고, 처리 유닛(107)은 표피(160) 위에 챔버(310)을 형성하고 포함하기 위해, 예를 들면, 돔을 형성하는 것과 같은 곡면의 처리 인터페이스(115)를 포함할 수 있다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 표적 조직(표피(160), 진피(165) 및 지방 세포(170))을 잡아끌어올려 처리 인터페이스(115)와 접촉하도록 챔버(310) 또는 액체 냉각제 처리 유닛(107)으로부터 공기를 인출시키기 위하여 흡인 유닛(305)을 활성화시킬 수 있다. 유리하게, 처리 인터페이스(115)는 보다 효과적인 냉각을 위해 표적 지방 세포(170)을 둘러쌀 수 있다. 처리 인터페이스(115)는 고체의 강성 또는 가용성 물질(예로서, 막)로 구성될 수 있고, 이는 피부 표면과 처리 유닛 사이에서 피부 또는 열 결합제(thermal coupling agent)와 접촉하게 된다. 인터페이스(115)의 표면은 또한 흡인 유닛(305)에 연결된 다수의 개방구를 가질 수 있다. 피부는 부분적으로 이들 다수의 개방구내로 진입하게 되고, 이는 처리 인터페이스와 열 접촉하고 있는 표피(160)의 전체 표면적을 증가시킬 수 있다(예로서, 피부의 신장). 피부의 신장은 표피 및 진피의 두께를 감소시킴과 동시에 지방(170)의 냉각을 촉진시킬 수 있다. 다수의 검출기(들)(120) 및/또는 탐침(들)(180)은 처리시의 조직 온도를 모니터하기 위하여 처리 장치(300)내 포함될 수 있고, 이는 도 1a, 1c, 2a 및 2b를 참고로하여 상기 기재된 바와 같고, 여기에서는 반복적으로 상세히 설명하지 않을 것이다.
도 4는 본 발명의 실시태양에 따른 처리 장치(400)을 도해한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 흡인 유닛(305)이 활성화되었을 때 흡인 밀봉부(suction seal)(410)가 처리 인터페이스(115) 주위의 표피(160)와 함께 형성되도록 하기 위해 흡인 유닛(305)은 처리 인터페이스(115) 주위의 환형 개방구(ring opening)에 연결될 수 있다. 그 결과, 처리 인터페이스(115)에서 고립된 표적 조직 영역까지 처리할 수 있다. 유리하게, 대상 또는 신체 부분은 가온(warming) 배쓰에 침지될 수 있고, 인터페이스(115)에서의 처리는 영향을 받지 않을 수 있다. 결과적으로, 처리 영역은 증가될 수 있고, 동시에 주변의 가온 환경은 전신 체온 저하를 막을 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시태양에 따른 처리 장치(500)을 도해한다. 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이, 처리 장치(500)은 표적 조직 매스(515) 주위에 밴드(또는 실리더형)를 형성할 수 있다. 처리 장치(500)은 임의의 가요성 또는 경직성 물질을 포함할 수 있다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 냉각/가열 유체는 투입구(175) 및 출구(180)를 경유하여 처리 장치(500)를 통해 펌핑될 수 있다. 냉각/가열 부재(110)는 내부 배쓸 또는 통로망, 예로서, 배관 등에 의해 형성될 수 있다. 처리 인터페이스(115)를 경유하여 표적 조직 매스(515)의 사용으로 열을 전달할 수 있고, 처리 인터페이스(115)는 임의의 열 전도 물질을 포함할 수 있다. 처리 장치(500)은 추가로, 조직 매스(515)를 체결시키고 주위를 감싸기 위해 체결 메커니즘(510), 예로서, 후크 및 루프 체결구 등을 포함할 수 있다. 추가로, 처리 장치(500)을 통해 펌핑된 냉각 유체의 압력을 표적 조직(515)에 전달할 수 있도록 하기 위해 처리 인터페이스(115)는 가용성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5a를 참고하면, 처리 장치(500)은 표적 조직 매스(515)에 내향 압력을 가할 수 있다. 표적 조직 매스(515)는 대상의 임의 단편, 신체 부분 또는 사지일 수 있다. 예를 들면, 표적 조직 매스(515)는 대상의 팔, 상퇴 또는 하퇴, 허리 등일 수 있다. 장치(500)내 압력 및 흐름은 제어 유닛(105)에 의해 최적의 처리 온도 및/또는 압력으로 제어될 수 있다. 조직 매스(515) 주위의 밀착(tight fit) 및 내향 압력의 증가를 통해 대상은 가온 배쓰내 침지될 수 있다. 앞서 기재한 바와 같이, 유체 흐름은 펄싱 흐름일 수 있다.
본 발명 및 그의 다수의 잇점을 보다 잘 이해시키기 위해서 본 발명은 하기의 예시적이고 비제한적인 실시예를 통해 추가로 기술된다.
[실시예]
실시예 1
생체내에서의 제어식 냉각에 의한 지방 조직에 대한 선별적 손상
본 발명의 방법은 백색의 6개월된 암컷 핸포드(Hanford) 소형 돼지("돼지 I") 및 검은색의 6개월된 암컷 유카탄(Yucatan) 소형 돼지("돼지 Ⅱ")상에서 수행하였다. 텔라졸/크실라진(4.4mg/kg im + 2.2mg/kg im)을 사용하여 돼지를 마취시켰다. 주사가능한 마취가 충분히 체성 무통을 제공하지 못할 경우에만, 산소와 함께 흡인식 마취체(할로세인 또는 이소플루란(1.5-3.0%)(3.0L/분)를 마스크에 의해 전달하고 F-Air 캐니스터로 여과시켰다. 각 시험 부위의 코너에 먹물을 가하여 미세 문신(micro tattoo)으로 수개의 시험 부위를 표지하였다. 시험 부위를 맵핑(mapping)한 후, 도 1a에 기술된 바와 같은 냉각 장치를 사용하여 한랭 노출을 실시하였다. 처리 인터페이스 영역은 내장형 온도 감지기를 포함하여 크기가 2 x 4㎠인 평면 영역이었다. 인터페이스는 열전기 냉각기와 접촉하였고, 이는 제어 유닛에 의해 전자적으로 조절됨으로써 인터페이스의 표면 온도를 미리-설정된 온도로 일정하게 유지시켰다. 한랭 노출시, 최소한 혈류를 기계적으로 현저히 압축시키지 않는 중간 정도의 압력으로 냉각 장치를 피부에 적용시켰다. 냉각 부재는 표면 프로파일에 대한 임의의 조작없이 피부에 적용되었다.
미리-설정된 냉각 인터페이스 온도 및 노출 시간에 대한 다양한 조합으로 시험하였다. 몇몇 부위에는 열 전도성 로션을 피부와 냉각 인터페이스 사이에 발랐다. 이러한 열 전도성 로션은 주로 글리세롤로 구성되었다. 모든 시험 부위로부터의 절제 생검을 얻을 때까지 돼지 I을 61일동안 관찰하고 돼지를 희생시켰다. 시험 부위 C로부터는 2일째 얻은 추가의 펀치 생검이 존재하였다.
생검을 상용 광학 현미경으로 처리하고, 헤마톡실린 & 에오신으로 염색하였다. 표시된 온도는 적용된 냉각 부재의 온도이다. 표 1은 냉각 적용의 파라미터 및 돼지 I의 다양한 부위에서 얻은 결과를 나타낸다:
부위 온도 시간 로션 결과
A -6℃ 1분 바름 61일째
표피 손상 없음
진피 손상 없음
뚜렷한 압흔 없음
뚜렷한 조직학적 변화없음
B -6℃ 1분 바르지않음 61일째
표피 손상 없음
진피 손상 없음
뚜렷한 압흔 없음
뚜렷한 조직학적 변화없음
C -6℃ 5분 바름 61일째
표피 손상 없음
진피 손상 없음
피하 지방 조직 손실에 의한 압흔(1주 내지 61일)
약 3-6mm 사이의 깊이에서 지방세포의 평균 크기 감소
지방 조직에 대한 뚜렷한 조직학적 손상

2일째
조직 염증 및 지방층염
D -3.5℃ 5분 바름 61일째
표피 손상 없음
진피 손상 없음
뚜렷한 압흔 없음
기준에 달하지 않는(borderline) 지방 조직에 대한 조직학적 손상
지방세포의 평균 크기 감소
E 대조군 정상- 표피, 진피 및 피하 지방 조직내 변화없음
모든 시험 부위로부터의 절제 생검을 얻을 때까지 돼지 Ⅱ를 50일동안 관찰하고 돼지를 희생시켰다. 시험 부위 E로부터는 17일째 얻은 추가의 펀치 생검이 존재하였다. 생검을 상용 광학 현미경으로 처리하고, 헤마톡실린 & 에오신으로 염색하였다. 표시된 온도는 적용된 냉각 부재의 온도이다. 표 2는 냉각 적용의 파라미터 및 돼지 Ⅱ의 다양한 부위에서 얻은 결과를 나타낸다:
부위 온도 시간 로션 결과
C -6℃ 5분 - 50일째
피하 지방 조직 손실에 의한 뚜렷한 압흔(2-3mm)
표피 손상 없음
진피 손상 없음
색소 변화 없음, 그러나, 지방세포 크기 감소 및 지방 조직에 대한 조직학적 손상
D -8℃ 5분 - 50일째
피하 지방 조직 손실에 의한 뚜렷한 압흔(2-3mm)
표피 손상 없음
진피 손상 없음
색소 변화 없음, 그러나, 약 6mm 깊이까지 지방세포에 대한 손상이 존재
지방세포 크기 감소 및 지방 조직에 대한 조직학적 손상
E -9℃ 5분 - 50일째
피하 지방 조직 손실에 의한 뚜렷한 압흔(2-3mm)
표피 손상 없음
진피 손상 없음
색소 변화 없음, 그러나, 약 6mm 깊이까지 지방세포에 대한 손상이 존재
지방세포 크기 감소 및 지방 조직에 대한 조직학적 손상

17일째
지방층염의 징후
F -22℃ 5분 - 50일째
뚜렷한 저색소침착증을 동반하는 뚜렷한 표피 손상
진피 수축을 동반하는 흉터 형성 및 피하 지방 조직의 완전한 제거
도 6은 노출후 17일째 돼지 Ⅱ의 시험 부위 D, E 및 F의 피부 표면에 대한 영상을 나타낸다. 한랭 노출 부위에 부합되는 압흔은, 시험 부위 D에 부합되는 1번에서, 및 시험 부위 E에 부합되는 2번에서 볼 수 있었다. 이들 시험 부위에서는 비정상적인 표피 변화를 볼 수 없었다. 공격적인 냉각 방법이 적용된 시험 부위 F에 부합되는 3번에서는 표피에 대한 손상이 뚜렷하였다(예로서, 색소침작 손실 및 중앙에 딱지 형성).
도 7은 한랭 노출 부위 아래쪽의 영역으로부터 채취된 샘플중, 5분동안 -9℃에서 한랭 노출된 후 17일째의 시험 부위 E(돼지 Ⅱ)의 조직 구조를 나타낸다. 도 7a는 저배율(1.25x)을 나타내고, 도 7b는 동일 표본의 중간 배율(5x)에 의한 근접 사진을 나타낸다. 표피(701), 진피(702), 피하 지방(703) 및 근육층(704)을 나타낸다. 조직학적 구조는 피하 지방(703)내 소엽 및 중격 지방층염(이는 지방 조직의 염증이다)의 징후를 나타내었다. 노출되지 않았던 영역으로부터 샘플와 비교할 때 지방 세포의 평균 크기는 감소되었다. 표피, 진피 또는 근육층에서는 어떤 조직 변화에 대한 징후도 관찰되지 않았다.
피부 표면내 냉각된 바로 그 부위에서의 압흔에 대한 임상적 관찰, 및 조직학적 구조(헤마톡실린 & 에오신 염색)에 의해 피하 지방 조직이 감소되었음이 입증되었다. 도 8a, b, c, d, e, 및 f는 노출후 50일째 시험 부위 C(도 8a 및 8b), 시험 부위 E(도 8c 및 8d) 및 시험 부위 F(도 8e 및 8f)의 2.5x의 저배율(도 8a, 8c 및 8e) 및 5x의 중배율(도 8b, 8d 및 8f)에 의한 조직학적 구조를 나타낸다. 표피(801) 및 진피(802)는 시험 부위 C 및 E에서 손상되지 않은 반면, 시험 부위 F에 적용된 보다 공격성인 냉각역은 표피 및 진피를 손상시켰다(예로서, 흉터 형성 및 염증이 관찰될 수 있다). 피하 지방(803)은 지방세포의 크기 감소 및 구조적 변화(예로서, 섬유 중격과 지방 세포층의 뚜렷한 응축은 응축된 지방층에도 포함된다)를 나타내었다. 시험 부위 F에 적용된 보다 공격성인 냉각역의 결과로서, 거의 전층이 제거되었고, 단지 일부의 잔여 지방 세포 무리만이 남았다. 따라서, 공격성 냉각역을 적용시킨 경우(시험 부위 F), 표피 및 진피에서 비선별적이고 뚜렷한 손상이 관찰되었다.
하나로 합쳐 생각해 볼 때, 상기 결과는, 본 발명의 냉각 방법을 사용함으로써, 표피 및 진피는 손상시키지 않으면서 피하 지방 조직을 선별적으로 파괴시킬 수 있다는 것을 입증한다.
피부의 혈류를 멈추기에 충분한 압력을 가하고 -7℃에서 피부 표면을 냉각시키는 도중에 온도를 측정하여 살아있는 돼지에서 시간- 및 깊이-의존적인 냉각에 대하여 설명하였다. 0, 2, 4, 및 8mm 깊이에 삽입된 열전쌍을 사용하여 온도를 기록하였다. 비록 이러한 실험 조건이 이상적이지는 않지만(피부 냉각기는 표면에서 -7℃로 엄격하게 유지되지 못했다), 일반적으로 예측되는 바와 같이(예를 들면, 도 10 참조) 진피(2mm) 및 지방(4mm, 8mm)이 냉각되었다는 것은 확실하였다.
실시예 2
다양한 조직 깊이에서의 온도 프로파일 측정
털이 없고, 검은색의 6개월된 암컷 유카탄 소형 돼지(Sinclair Research Center, 미주리주 콜롬비아에 소재)를 사용하여 본 연구를 실시하였다. 텔라졸/크실라진(4.4mg/kg im + 2.2mg/kg im)을 사용하여 돼지를 마취시켰다. 주사가능한 마취가 충분히 체성 무통을 제공하지 못할 경우에만, 산소와 함께 흡인식 마취체(할로세인 또는 이소플루란(1.5-3.0%)(3.0L/분)를 마스크에 의해 전달하고 F-Air 캐니스터로 여과시켰다. 각 시험 부위의 코너에 먹물을 가하고 그러한 시험 부위 코너에 피하 주사바늘을 삽입하여 미세 문신으로 수개의 시험 부위를 표지하였다. 열 교환기가 부착되어 있는 볼록형의 둥근 구리판을 사용하여 한랭 노출을 실시하되, 이는 -7℃로 조절되어진 순환 냉각제에 의해 냉경되었다(chilled). 노출 시간은 600 내지 1200초 사이의 범위였다. 표 3은 냉각 적용 파라미터 및 돼지 Ⅲ의 다양한 부위에서 얻은 결과를 나타낸다. 냉각판은 직경이 대략 1mm인, 중앙 개방구를 3개 갖고, 한랭 노출시 조직의 상이한 깊이에서의 온도 프로파일을 모니터하기 위해 열전쌍은 상기 개방구를 통해 배치되었다. 한랭 노출시 도 9에 나타낸 한랭 노출 장치를 시험 부위에 단단히 고정시켰다. 1주간의 간격을 두고 실험일을 달리하여 한랭 노출을 2회 실시하였다. 첫번째 실험일에는, 한랭 노출시 가끔식 열전쌍을 변위시켰고, 이로써, 열전쌍 깊이 측정치의 변이성은 0.5mm였다. 두번째 실험일에는, 열전쌍 깊이에 대한 변이성은 최소 내지는 없이 잘-정의된 깊이에서 열전쌍을 사용하여 추가적인 한 세트의 노출을 실시하였다. 첫번째 실험일의 시험 부위 1, 2, 3, 7, 11, 및 12에 대한 열전쌍의 위치는 깊이 2.5, 4.5 및 10mm(+/- 0.5mm)였다. 두번째 실험일에는 열전쌍 깊이 2, 4 및 8mm에서 변위는 최소 내지는 없이 시험 부위 14, 15, 16 및 18을 처리하였다. 한랭 노출시 조직의 압축에 기인하여 열전쌍 깊이의 변이성은 어느 정도 여전히 존재할 수 있다. 피부 표면에서의 우수한 열 접촉을 위해 글리콜 함유 용액을 사용하였다. 희생시키고 분석을 위해 시험 부위 조직을 수거할 때까지 돼지를 3 ½개월간 관찰하였다. 표 3은 냉각 적용 파라미터 및 돼지 Ⅲ의 다양한 부위에서 얻은 결과를 나타낸다.
부위 온도
(냉각제) 		노출
시간 		위치 깊이에서의
온도 최소 		깊이에서의
온도 최소 		깊이에서의
온도 최소 		압흔
3½개월 		3½개월째
표층 지방층의 상대적인
감소
1 -7℃ 5분 옆구리 2.5mm에서
0℃		 5mm에서
7℃		 10mm에서
24℃		 + 66%
2 -7℃ 5분 옆구리 2.5mm에서 -2℃ N/A 10mm에서
21℃		 +
3 대조군 옆구리 - 9%
7 -7℃ 10분 복부 2.5mm에서 -3℃ 5mm에서
7℃		 10mm에서
19℃		 +
9 대조군 복부
11 -7℃ 10분 엉덩이 N/A N/A 10mm에서
12℃		 ++ 79%
12 -7℃ 10분 엉덩이 2.5mm에서 -4℃ N/A 10mm에서
13℃		 + 57%
13 -7℃ 10분 엉덩이 2mm에서
-4℃		 N/A 10mm에서
7℃		 +
14 -7℃ 21분 엉덩이 2mm에서
-4℃		 4mm에서
3℃		 8mm에서
12℃		 +
15 -7℃ 11분 엉덩이 2mm에서
-4℃		 4mm에서
1℃		 8mm에서
12℃		 +
16 -7℃ 10분 엉덩이 2mm에서
-4℃		 4mm에서
0℃		 8mm에서
14℃		 ++
18 -7℃ 15분 옆구리 2mm에서
-3℃		 N/A 8mm에서
15℃		 + 66%
냉각제의 온도가 -7℃이고 600 내지 1200초동안 노출되도록 설정된 장치에 시험 부위를 노출시켰다. 촉진(palpation)에 의해 측정된 바, 진피는 한랭 노출 후 즉시 경화되었고, 노출 후 대략 1분째 진피가 그의 정상 온도로 복귀함에 따라서 점성이 되었다. 노출 후 수분이 지났을 때 편광 확대경을 사용하여 근접 관찰함으로써 분명하게 나타나는 바, 어떤 표피 손상도 변화도 없었다. 어떤 수포도 형성되지 않았고, 니콜스키(Nikolsky)-징후에도 음성이었다. 전체 생존 기간동안 표피에 대하여 전반적 손상은 없었다. 어떠한 딱지 형성이나, 수포 또는 뚜렷한 색소 변화도 관찰되지 않았다. 일부 시험 부위에서는 표피의 색소침착이 미소하게 나타났다. 이와 같은 경증의 과다색소침작은, 표피를 완만하게 문지름으로써 수개월후 제거될 수 있다.
열전쌍의 온도 측정은 깊이, 신체 위치, 및 냉각과 함께 가해지는 압력에 의존하였다. 한랭 노출시 상이한 조직 깊이에서의 온도 플롯을 다양한 시험 부위에 대하여 도 10a-j에 나타내고, 또한 표 3에 요약한다. 몇몇 시험 부위의 경우, 가까운 혈관과 관련될 수 있는 온도 진동도 관찰되었다. 몇몇 온도 플롯은 열전쌍의 움직임 또는 배치오류에 기인하여 고려하지 않았다(표 3에서 "에러"로 표지함). 심부의 진피 또는 표층 지방층내의 온도는 -2℃ 내지 -4℃ 범위내 존재한다. 4-5mm 깊이내의 온도는 접촉 압력 및 해부학적 영역에서의 변화에 따라 약 0℃ 내지 7℃ 범위내 존재한다. 이러한 위치가 상이한 온도 플롯의 고도한 가변성을 입증하였다. 피하 지방층내 깊이와 일치하는 8-10mm 깊이내의 온도는 7-24℃ 범위의 온도를 가졌다.
대조군(부위 9) 및 한랭 노출된 부위(부위 8)(-7℃, 600초)의 조직 구조는 노출 후 6일째 수득하고, 이를 피부병리학자가 분석하였다. 하기가 대조군 및 한랭 노출된 부위에서 설명되었다:
대조군과 비교할 때, 두 샘플 모두의 표피는 정상이고, 정상적인 두께를 갖고, 정상적인 그물 능선을 갖는 바구니형-조직(basket-woven)의 각질층을 나타내었다. 한랭 노출된 부위에서는 경미한 혈관주위의 림프성 침윤물이 존재하였다. 그러나, 양 샘플 모두에서는 혈관염에 대한 뚜렷한 징후는 발견되지 않았다.
대조군의 피하 지방은 정상적인 형태를 나타내었다. 한랭 노출된 부위의 피하 지방은 소엽 및 중격 지방층염의 뚜렷한 징후를 나타내었다. 대부분의 지방 세포는 때때로 지질을 함유하는 대식세포와 함께 림프성 침윤물로 둘러싸여 있었다. 경미한 혈관 변화는 있었지만, 혈관염의 뚜렷한 징후는 없었다. 한랭 노출 후 3½개월째 돼지를 희생시키고 선별된 시험 부위를 통해 20MHz 초음파 영상화를 실시한 후, 노출 부위의 조직은 전체 두께를 절제하여 수거하였다. 생체내 초음파 영상을 통해, 한랭에 노출되지 않는 주변 조직와 비교하여 피부 냉각에 의한 처리 영역에서 지방 조직이 손실되었음이 명확하게 입증되었다. 노출 후 3½개월째의 생체내 초음파 영상을 도 11에 나타낸다.
수거한 조직을 거시적으로 시험 부위를 통해 절단하고, 영상은 거시적 조직 횡단면으로부터 취했다. 부위 1, 3, 11, 12 및 18의 거시적 횡단면을 도 13a-e에 나타낸다. 한랭에 노출되지 않은 인접한 지방층과 비교하여 한랭 노출된 부위 모두에서 피하 지방층 두께가 감소된 것이 관찰되었다. 거시적 횡단면은 초음파 영상과 잘 부합되었다. 피하 지방내 2개의 상이한 구획, 표층 지방층 및 심부 지방층이 확인될 수 있다. 표층 지방층의 두께는 냉각 처리 부위에서 현저히 감소한 반면, 심부 지방층에는 유의적인 변화는 없었다. 시험 영역외와 비교하여 시험 영역내의 표층 지방층의 감소율(%)을 표 3에서 몇몇 시험 부위에 대하여 열거한다. 한랭 노출된 부위 1, 11, 12 및 18에서 피하 지방 변화가 관찰되었다. 사정된 시험 부위내의 표층 지방층에 대한 평균 두께 감소율은 47%였다. 노출되지 않은 대조군 측의 경우, 어떤 지방층에서도 유의적인 두께 감소는 관찰되지 않았다.
표피 및 진피에 대한 유의적인 손상없이, 돼지 모델에서 특정 범위의 외부 냉각 온도 및 노출 시간내에서 외부 냉각에 의해 피하 지방 조직을 선별적으로 조직 손상시킬 수 있다는 것이 본 실험을 통해 확인하였다. 피하 지방의 제거는 또한 처리된 피부 표면에서의 뚜렷한 압흔에 의해 입증되었고, 이는 한랭 노출부와 정확하게 부합되고, 초음파 및 희생시킨 후의 거시적 횡단면에 의한, 한랭 노출 부위와 관련된 지방층의 측정치와도 정확하게 부합되는 것이었다. 피하 지방 조직에 대하여 선별적인, 뚜렷한 조직학적 변화는 한랭 노출 6일째 관찰되었다. 조직학적으로, 지방 세포의 크기가 감소된 지방층염이 관찰되었다. 한랭에 대한 반응은 부위가 상이함에 따라 달라질 수 있고, 보다 표층의 지방층이 보다 심부의 지방층보다 조직 손실에 대하여 더 많이 영향을 받는다는 것이 입증되었다. 그러나, 돼지 Ⅲ의 결과는 보다 심부의 층과 비교하여 표층 지방층에서 지방이 더 제거되었음을 암시한다. 이러한 결과에 대해서는 a) 표층 지방층이 구배 때문에 더 낮은 온도에 노출되었고/거나 b) 돼지의 보다 심부 지방층은 선별적 냉각 손상에 대하여 덜 민감할 수 있다는 것으로 설명된다.
도 9는 돼지 Ⅲ을 한랭 노출시키기 위한 장치의 영상을 나타낸다. 차가운 구리판(91)을 피부와 접촉시켰다. 한랭 노출시 피부내의 온도 프로파일을 깊이가 상이한 조직내로 삽입된 열전쌍(92)에 의해 측정하였다. 한랭 노출시 압력을 가하기 위하여 장치에 스프링(93)을 달았다.
도 10은 상이한 시험 부위: 10A(부위 1), 1OB(부위 2), 1OC(부위 7), 1OD(부위 11), 1OE(부위 12), 1OF(부위 13), 1OG(부위 14), 1OH(부위 15), 10I(부위 16) 및 10J(부위 18)에 대한, 돼지의 한랭 노출시의 다양한 깊이에서의 온도 프로파일을 나타낸다. 다양한 깊이에서의 온도를 T3-E(표면), TO-B(2-2.5mm), T1-C(4-5mm) 및 T2-D(8-10mm)로 표지하였다.
도 11은 노출 후 3½개월째 수득한 시험 부위 11의 초음파 영상을 나타낸다. (1105)의 하단부는 한랭에 노출된 영역 바깥쪽이고, (1106)의 하단부는 한랭에 노출된 영역 안쪽이다. 진피(1102)는 지방층(1103) 및 근육층(1104)으로부터 명확하게 구별될 수 있었다. 지방층(1103)내의 2개의 상이한 층, 표층 지방층(1103a) 및 심부 지방층(1103b)이 구별될 수 있었다. 초음파 영상은 도 13c의 동일 조직에 대한 거시적 횡단면과 잘 부합되었다.
도 12는 한랭 노출(-7℃, 600초) 후 6일째의 시험 부위 8(도 12a 및 12b), 및 노출되지 않은 대조군(도 12c 및12d)인 시험 부위 9의 조직학적 구조를 나타낸다. 현미경 검사를 통해 도 12a 및 12c에는 저배율(1.25x)의 영상을 나타내고 도 12b 및 12d에는 중배율(x5)의 영상을 나타내었다. 표피(701), 진피(702) 및 피하 지방(703) 영상도 나타내었다. 노출되지 않은 대조군은 정상적인 조직 형태를 나타낸 반면, 한랭 노출된 조직은 피하 지방내 지방층염의 뚜렷한 징후를 나타내었다. 염증성 세포는 이 영역으로 유주하였고 평균 지방 세포 크기는 감소하였다.
도 13a-e는 한랭 노출 후 3개월째, 돼지를 희생시킨 후, 상이한 시험 부위의 중심을 통과하는 거시적 단면을 나타낸다: 13a(부위 1), 13b(부위 3), 도 13c(부위 11), 도 13d(부위 12) 및 도 13e(부위 18). 각각의 도는 자(1300)를 나타내고, 단위는 1cm이고, 소단위는 1mm였다. 표피(1301), 진피(1302), 표층 지방층(1303) 및 심부 지방층(1304). 노출되지 않은 대조군인 도 13b의 경우, 상이한 층들의 두께상의 변화는 관찰할 수 없었다. 도 13a, 13c, 13d 및 13e는 한랭에 노출된 영역의 횡단면을 나타내고, 이는 조직의 중심 4-5cm에 부합되고, 한랭에 노출되지 않은 영역에 의해 둘러싸여 있다. 한랭에 노출되지 않은 영역과 비교하여 한랭에 노출된 영역의 표층 지방층내 두께 감소는 한랭에 노출된 샘플 모두에서 관찰할 수 있었다. 각 샘플의 두께 변화율(%)을 표 3에 열거한다.
실시예 3
시간에 따른 피하 지방의 선별적 손실
표준식의 먹이를 먹은 돼지 Ⅲ에서는, 처리후 수개월간 피하 지방의 선별적 손실이 유지되었다. 본 원에서 추가로 설명되는 바와 같이, 어떠한 흉터 형성도 피부 손상도 관찰되지 않았다.
도 14는 시험 부위 11로부터의 샘플(도 13c에 나타냄)이 처리 후 3.5개월째 수득된 것을 표시한다. 도 15 및 16에 나타낸 바와 같이, 이 샘플을 조직학적 분석에 사용하였다. 자(1400)의 단위는 1cm이고, 소단위는 1mm였다. 횡단면은 표피(1401), 진피(1402), 표층 지방층(1403) 및 심부 지방층(1404)을 나타내고, 근막(1405)(점선으로 표시)으로 분리된다. 처리 영역(1406)은 하부 지방내 직사각형 기호(1407)호 표지되고, 이는 도 15에서 나타낸 조직학적 위치를 표시한다. 처리 영역의 바깥쪽인, 영역(1408)은 하부 지방내 직사각형 기호(1409)로 표지되고, 이는 도 16에서 나타낸 조직학적 위치를 표시한다.
처리 후 3.5개월째 시험 부위 11로부터 수득한 샘플의 조직학적 분석 결과를 도 15에 나타낸다. 진피(1504)는 어떤 염증도 조직 손상도 나타내지 않았다. 중격(1502)은 심부 지방층(1505)으로부터 표층 지방층(1504)을 분리시켰다. 미세한 중격(1503)은, 지방세포 무리를 함유하는 개개의 지방 소엽을 분리시켰다. 도 15a 및 15b에서 관찰된 염증의 증거는 없었다. 대조군 부위로부터 수득한, 상응하는 조직학적 구조(도 16a 및 16b)와 비교할 때 지방세포의 평균 크기는 감소되었다. 비교를 통해서 표층 지방층내 미세한 중격이 밀집되어 있음도 입증되었다. 이는 노출되지 않은 대조군 부위와 비교할 때, 표층 지방의 부피, 지방세포의 갯수 및 개개 지방세포의 평균 크기 또한 감소되었다. 도 16a 및 16b에 나타낸 대조군의 지방 주머니(fat pockets)와 비교할 때 부피, 지방세포의 갯수 및 개개 지방세포의 평균 크기가 감소된, 진피(1504)내의 지방 주머니도 존재하였다. 도 15에 나타낸 진피내 지방 주머니는 1개의 지방세포 층으로 구성되었다. 도 16에 나타낸 노출되지 않은 대조군의 지방 주머니와 비교할 때, 지방세포의 갯수 및 크기는 감소하였다.
도 16은 도 15의 샘플과 동시에 수득된 시험 부위 11의, 한랭에 노출되지 않은 부위로부터 수득한 샘플의 조직학적 샘플의 결과를 나타낸다. 진피(1601)는 지방 주머니(1602)를 함유하였다. 어떤 염증도 조직 손상도 없었다. 미세한 표층 중격(1603)은 표층 지방층(1604)내 상이한 지방 소엽들을 분리시켰다. 도 15에 나타낸 처리 부위와 비교할 때 지방의 부피, 개개 지방세포의 갯수 및 크기는 증가하였다. 진피내 지방 주머니(1602)는 3개 이하의 지방세포 층을 함유하였고, 도 15와 비교할 때 개개 지방세포의 부피, 갯수 및 크기는 증가하였다.
요약하면, 피하 지방의 선별적 손실은 흉터를 형성하거나 피부를 손상시키거나 하는 것 없이 시간이 경과함에 따라 유지될 수 있다.
실시예 4
시간에 따른 피하 지방의 선별적 손실
유카탄 소형 돼지를 사용하여 처리 진행시의 상 전이를 나타내는 온도 플롯을 생성하였다. -5℃로 조절된 냉각제에 의해 관류되는 구리판을 포함하는 냉각 장치를 약 600초간 적용 부위와 접촉하도록 배치하였다. 본 실험의 목적을 위해, 표피의 온도를 0℃ 아래로 하락시키지 않았다. 그래프(1801)는 진피 바로 밑의 표층 지방층에 위치하는 열전쌍에 의해 측정된 온도 플롯을 나타낸다. 처음 10초동안은 약 36℃의 온도가 기록되었고, 이는 돼지의 본래 체온이다.
그래프(1802)는 냉각 장치 및 표피 사이의 인터페이스에 위치하는 열전쌍에 의해 측정된 온도 플롯을 나타낸다. 처음 10초동안은 약 -3℃의 온도가 기록되었고, 이는 냉각 장치가 피부와 접촉하지 않았을 때의 냉각 장치의 본래 온도이다. 시간이 경과함에 따라, 냉각 장치가 적용 부위와 접촉하였을 때, 열이 피부로부터 장치로 흐름으로써 온도는 초기에 상승하였다. 냉각 장치가 추가로 접촉하는 동안, 온도는 피부와 접촉하지 않았을 때의 냉각 장치보다는 높은 온도로 떨어졌다. 냉각 장치를 제거한 후에만, 시간 기록상 약 360초 시점에서 온도는 0℃ 아래로 떨어졌다.
피부하 열전쌍에 의해 측정된 온도 플롯(1801)은 시간이 경과함에 따라 서서히 감소하였다. 처리 시작점으로부터 약 180초때에 온도 감소 기울기는 변하였다. 시간이 경과함에 따라 평균 온도 저하의 속도는 느려졌고, 이는 상 변화를 표시하는 것이다. 약 180초 내지 약 300초 사이에서 변동이 관찰되었다. 상기 변동은 열전쌍의 움직임, 또는 다르게는, 혈류내 진동에 의한 결과일 수 있다. 냉각시 혈류내 진동("헌팅 현상(hunting phenomen)"으로서 언급됨)은 혈관의 관내 평활근의 활동의 주기적 변화에 의해 유발되는 것이다. 피부로부터 장치를 제거한 후 360초 때, 피부는 연속적으로 가온되지는 않았지만, 그 대신 15℃에서 평탄역(plateau)내 수준이 되었고, 이는 또한 상 전이를 표시하는 것이다.
도 19는 처리 후 5일째 도 18의 온도 플롯이 생성되어진 시험 부위로부터 수득된 샘플의 조직학적 분석 결과를 나타낸다. 표피(1901) 및 진피(1902)는 완전하게 변화가 없는 것으로 나타났다. 피하 지방 조직(1903)내에서는, 소엽 및 중격 지방층염을 나타내는 뚜렷한 염증이 있었다. 한랭에 노출되지 않는 부위와 비교할 때 지방 세포의 크기는 감소한 것으로 보여졌다.
본 발명의 실시태양 다수를 기술하였다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않으면서 다양하게 변형될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 다른 실시태양은 하기 청구범위의 범주내 존재한다.

Claims (17)

  1. 지질 풍부 세포(lipid rich cell)를 함유하는 국소 부위를 냉각하기 위한 냉각 부재; (i) 상기 국소 부위의 온도와 관련된 생리학적 파라미터를 검출하고, (ii) 상기 냉각 부재와 상기 국소 부위가 적절히 접촉하고 있는지 여부를 모니터링하기 위한 하나 이상의 피드백 디바이스; 및 상기 하나 이상의 피드백 디바이스와 소통하는 제어 유닛으로서, 상기 국소 부위의 지질 풍부 세포를 선택적으로 감소시키기에 충분히 낮은 온도지만, 상기 냉각 부재에 인접한 비 지질 풍부 세포(non lipid rich cells)를 손상시키는 만큼 낮은 온도는 아닌 온도를 생성하도록 상기 냉각 부재의 조작을 자동적으로 제어하도록 구성된 제어 유닛을 보유하는 의료 장비를 자동적으로 제어하는 방법으로서, 상기 방법은
    하나 이상의 피드백 디바이스로부터 상기 생리학적 파라미터를 나타내는 신호를 상기 제어 유닛 내에 수신하는 단계;
    하나 이상의 피드백 디바이스로부터 상기 냉각 부재와 상기 국소 부위가 적절히 접촉하고 있는지 여부를 나타내는 신호를 상기 제어 유닛 내에 수신하는 단계; 및
    상기 냉각 부재와 상기 국소 부위가 적절히 접촉하고 있는 경우, 수신된 상기 생리학적 파라미터에 기초하여 상기 국소 부위의 지질 풍부 세포를 선택적으로 감소시키기에 충분히 낮은 온도지만, 상기 냉각 부재에 인접한 비 지질 풍부 세포(non lipid rich cells)를 손상시키는 만큼 낮은 온도는 아닌 온도를 갖도록 상기 제어 유닛의 자동 조작을 통해 상기 냉각 부재를 제어하는 단계
    를 포함하는, 의료 장비의 자동 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 지질 풍부 세포는 피하 지방 조직 또는 셀룰라이트 내에 존재하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 비 지질 풍부 세포는 표피 세포인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 표피 세포는 -10℃ 내지 20℃의 온도에서 유지되는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 비 지질 풍부 세포는 진피 세포인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 진피 세포는 -10℃ 내지 35℃의 온도에서 유지되는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 생리학적 파라미터는 피하 지방 조직 온도인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 피하 지방 조직은 -10℃ 내지 25℃의 온도에서 유지되는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 하나 이상의 피드백 디바이스 중 하나는 진피, 표피 또는 피하 지방 조직 중 하나 이상의 강성도를 측정하도록 구성된 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 피드백 디바이스 중 하나는 진피, 표피 또는 피하 지방 조직 중 하나 이상의 압력량을 측정하도록 구성된 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 하나 이상의 피드백 디바이스는 비-침습성인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 하나 이상의 피드백 디바이스 중 하나는 접촉 탐침인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 접촉 탐침은 압력 탐침인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 압력 탐침은 스프링 장착 냉각 부재인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 하나 이상의 피드백 디바이스 중 하나는, 냉각 부재에 인접한 비 지질 풍부 세포가 파괴되는 지를 결정하도록 구성된 방법.
  16. 제1항에 있어서, 하나 이상의 피드백 디바이스 중 하나는 지질 풍부 세포의 선별적 감소에 관한 피드백을 제공하도록 구성된 방법.
  17. 제1항에 있어서, 하나 이상의 피드백 디바이스 중 하나는 진피 조직에서의 혈량 또는 혈류를 측정하도록 구성된 방법.
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