KR101248799B1 - 피하 지질 과다 세포의 개선된 냉각을 위한 치료 장치와 함께 사용하기 위한 동결 방지제 - Google Patents

피하 지질 과다 세포의 개선된 냉각을 위한 치료 장치와 함께 사용하기 위한 동결 방지제 Download PDF

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Abstract

피술자의 피부의 피하 지질 과다 세포로부터 열의 개선된 제거를 위한 치료 장치와 함께 사용하기 위한 동결 방지제가 제공된다. 동결 방지제는 0℃ 아래로 치료 장치의 사전 냉각을 허용하는 한편 얼음의 형성을 방지하기 위하여 비 결빙 액체, 겔, 또는 페이스트이다. 동결 방지제는 또한 피부에 대한 치료 장치의 결빙 또는 피부로부터 스미는 습기로부터의 얼음의 형성을 방지할 수 있다. 동결 방지제는 또한 흡습성, 열전도성, 및 생체적합성일 수 있다.

Description

피하 지질 과다 세포의 개선된 냉각을 위한 치료 장치와 함께 사용하기 위한 동결 방지제{CRYOPROTECTANT FOR USE WITH A TREATMENT DEVICE FOR IMPROVED COOLING OF SUBCUTANEOUS LIPID-RICH CELLS}
본 출원은 그 전체가 본원에서 참조되는 2006년 4월 28일자 출원된 미국 임시출원 제60/795,799호의 우선권을 향유한다. 본 출원은 그 전체가 본원에서 참조되는 대리인 관리번호 57968-8017US로서 "피하 지질 과다(subcutaneous lipid-rich) 세포들로부터 열의 향상된 제거 방법 및 액추에이터를 가지는 치료 장치"라는 명칭의 미국 특허 출원 제11/750,953호와 관련되어 있다.
본 출원은 피하 지질 과다 세포로부터 열을 제거하는 치료 장치, 시스템, 및 방법과 함께 사용하기 위한 동결 방지제(cryoprotectant)에 관한 것이다.
과잉의 체지방, 또는 지방 조직(adipose tissue)은 개인의 외모 및 운동 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 과잉의 지방 조직은 예를 들어 허벅다리, 엉덩이, 복부, 무릎, 등, 얼굴, 팔 및 다른 영역을 포함하는 신체의 다양한 위치에 존재할 수 있다. 또한, 과잉의 지방 조직은 셀룰라이트(cellulite)의 매력적이지 않은 외관을 확대하는 것으로 믿어지며, 이는 피하지방이 진피(dermis) 내로 돌출하여 피부가 밑에 있는 구조적 섬유 요소에 부착되는 딤플(dimple)들을 생성할 때 형성된다. 셀룰라이트와 과잉 양의 지방 조직은 종종 매력이 없는 것으로 고려된다. 또한, 중요한 건강상의 위험은 보다 많은 양의 과잉의 체지방과 관련될 수 있다. 그러므로, 과잉의 체지방을 제어 또는 제거하는 효과적인 방법이 필요하다.
지방흡입술(liposuction)은 신체를 "조각(sculpt)"하도록 지방 조직을 선택적으로 제거하는 방법이다. 지방흡입술은 통상 흡입을 통하여 피하 지방 조직을 침입하여 제거하는 특화된(specialized) 수술 장비를 사용하여 성형외과 또는 피부과 의사에 의해 실시된다. 지방흡입술의 하나의 결점은 수술 처치이며, 회복이 고통스럽고 길다는 것이다. 또한, 상기 처치는 전형적으로 투메슨트 마취(Tumescent anesthesia)를 요구하며, 이는 종종 일시적인 타박상(bruising)과 관련된다. 지방흡입술은 또한 심각하고 때때로 치명적인 합병증을 가질 수 있다. 부가하여, 지방흡입술에 대한 비용은 통상 상당하다. 피하 지방 조직의 제거를 위한 다른 최근의 기술은 메조테라피(mesotherapy), 레이저 이용 지방흡입술, 및 고강도 초음파 집속술(HIFU)을 포함한다.
과잉의 체지방을 제거하기 위한 종래의 비침입적(non-invasive) 치료는 전형적으로 국소적 약물(topical agents), 체중 감량 약물, 규칙적 운동, 다이어트, 또는 이러한 치료의 조합을 포함한다. 이러한 치료들의 하나의 결점은 이러한 치료들이 특정 환경 하에서 효과적이지 않거나 또는 심지어 가능하지 않다는 것이다. 예를 들어, 사람이 신체적으로 상해를 당하거나 아플 때, 규칙적인 운동은 선택될 수 없다. 유사하게, 체중 감량 약물 또는 국소적 약물은 이것들이 알레르기 또는 부정적인 반응을 유발할 때 선택될 수 없다. 또한, 인체의 선택적인 영역들에서의 지방 감량은 일반적 또는 체계적 체중 감량 방법을 사용하여 달성될 수 없다.
다른 비침입적 치료 방법은 피하 지질 과다 세포들의 영역에 열을 가하는 것을 포함한다. 미국 특허 제5,948,011호는 방사선 에너지로 피하지방층을 가열하는 한편 피부의 표면을 냉각하는 것에 의하여 피하의 체지방 및/또는 콜라겐을 변경하는 것을 포함한다. 적용된 열은 콜라겐 조직으로 만들어진 섬유성 격막을 변성시키고, 피부 아래의 지방 세포들을 파괴할 수 있으며, 냉각은 열 손상으로부터 세포성 표피(epidermis)를 보호한다. 이러한 방법은 지방흡입술보다는 덜 침입적이지만, 여전히 인접한 조직에 열 손상을 유발할 수 있으며, 또한 고통스러우며 예측할 수 없다.
피하지방 세포들을 감소시키기 위한 다른 장래성이 있는 방법은 본원에서 참조되는 미국특허공개 공보 제2003/0220674호에 개시된 바와 같은 목표 셀들을 냉각하는 것이다. 이 공보는 무엇보다도 표피에서의 세포들에 손상없이 지방 세포들에 선택적으로 영향을 주도록 지질이 많은 피하 지방 세포들의 온도를 낮추는 것을 개시한다. 비록 이러한 공보가 추후에 실현 가능한 방법과 장치를 개시하였을지라도, 이러한 방법 및 장치의 실시를 향상시키기 위한 몇 개의 개선이 필요하다.
미국특허공개 제2003/0220674호는 또한 지질 과다 세포들의 선택적인 제거, 및 진피 및 표피성 세포들을 포함하는 다른 구조들에 대한 손상을 회피하기 위한 방법을 개시한다.
콜라겐 압밀(compaction), 리모델링 및 형성을 유도하기 위한 방법이 또한 이완 또는 처진 피부, 노화 또는 햇빛 손상 피부, 또는 다양한 다른 피부 질병의 치료를 위하여 필요로 하였다. 그러므로, 지질 과다 세포를 제거하는 한편 유익한 콜라겐 효과를 제공하는 방법이 또한 필요하다.
A. 개요
본 발명은 열교환 요소와 열적으로 전도성인 동결 방지제로 피하 지질 과다 세포들을 냉각하기 위한 장치, 시스템 및 방법을 개시한다. 용어 "피하 조직"은 진피 밑에 놓인 조직을 의미하며, 주로 지질 과다 세포들, 또는 지방 세포들(adiposites)로 구성되는 피하 지방(fat), 또는 지방 조직(adipose tissue)을 포함한다. 아래에 설정된 몇 개의 상세한 설명은 당업자가 개시된 실시예를 만들고 사용하는데 충분한 방식으로 다음의 실시예를 설명하도록 제공되는 것을 예측할 수 있을 것이다. 그러나, 아래에 기술된 상세한 설명 및 이점은 본 발명의 특정 실시예를 실시하는데 필요하지 않을 수 있다. 부가하여, 본 발명은 특허청구범위의 범위 내에 있지만 도면에서 상세하게 기술되지 않은 다른 실시예를 포함할 수 있다.
본 발명의 이점은, 치료 장치가 진피, 표피, 및/또는 다른 조직들에 수용 불가능하게 영향을 줌이 없이 피하 지질 과다 세포들을 선택적으로 감소시킬 수 있다는 것이다. 또 다른 예상되는 이점은 피하 지질 과다 세포를 선택적으로 감소시키는 한편, 동시에 치료 장치가 진피 및/또는 표피에 유익한 효과들을 제공한다는 것이다. 이러한 효과들은 섬유 조직 형성, 네오콜라겐 합성(neocollagenesis), 콜라겐 농축, 콜라겐 압밀, 콜라겐 밀도 증가, 콜라겐 리모델링, 및 표피증식(acanthosis) (표피 농유, epidermal thickening)을 포함한다.
또 다른 예상되는 이점은 열교환 요소가 피술자의 피부를 보다 효과적으로 치료하도록 치료에 앞서서 사전 냉각될 수 있다는 것이다. 또한, 실시예는 동결 방지제가 열교환 요소 상에서 및/또는 피술자의 피부 상에서 어는 것을 방지하기 때문에 0℃에서 또는 그 이하 온도에서, 또는 치료 온도에서 치료 장치가 유지되는 것을 허용한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따라 피하 지질 과다 세포들로부터 열을 제거하기 위한 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 커플링 장치의 측면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커플링 장치의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 치료 장치를 사전 냉각하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.
도 5는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 치료 장치를 사전 냉각하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라서 동결 방지제에 의해 피술자의 피부를 보호하기 위한 방법을 도시한 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라서 피하 지질 과다 세포로부터 열을 제거하기 위한 치료 장치의 사시도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 추가의 실시예에 따라서 피하 지질 과다 세포로부터 열을 제거하기 위한 치료 장치의 사시도.
도 9는 본 발명의 추가의 실시예에 따라서 피하 지질 과다 세포로부터 열을 제거하기 위한 치료 장치의 분해 사시도.
도 10은 본 발명의 여전히 또 다른 실시예에 따라서 피하 지질 과다 세포로부터 열을 제거하기 위한 치료 장치내에 배치된 바이브레이터의 분해 사시도.
B. 지질 과다 세포를 선택적으로 감소시키기 위한 시스템
도 1은 본 발명의 실시예에 따라서 피술자(subject)(101)의 피하 지질 과다 세포들로부터 열을 교환하기 위한 치료 시스템(100)의 사시도이다. 치료 시스템(100)은 피술자(101)의 지방 과다 영역(102) 또는 피하 지방 또는 지방층의 감축이 필요한 또 다른 영역에 배치된 치료 장치(104)를 포함할 수 있다. 치료 장치(104)는 예를 들어 기계적인 체결구{예를 들어 벨트(105)}, 접착제(예를 들어 에폭시), 흡입(예를 들어 진공 또는 감압), 또는 임의의 다른 기구를 사용하여 피술자(101)에 체결될 수 있다. 치료 장치(104)는 피술자(101)를 가열 및/또는 냉각하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 치료 장치(104)는 다른 무엇보다도 물의 빙점(0℃) 부근 또는 그보다 낮은 온도로 치료 장치(104)의 사전 냉각을 허용하는 한편, 얼음 형성을 방지하도록 얼지 않는(non-freesing) 동결 방지제를 포함할 수 있다. 치료 장치(104)의 다양한 실시예는 도 7 내지 도 10을 참조하여 다음에 보다 상세하게 기술된다. 다른 실시예에서, 치료 시스템(100)은 또한 도 2 및 도 3을 참조하여 다음에 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 치료 장치(104) 또는 피술자(101)의 피부에 동결 방지제를 공급하기 위한 커플링 장치(도 1에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 치료 장치(104)는 피술자(101)의 피하 지질 과다 세포들을 냉각하도록 구성된다. 이러한 경우에, 치료 시스템(100)은 유체 공급원(106)과, 이 유체 공급원(106)에 치료 장치(104)를 연결하는 유체 라인들(108a, 108b)을 추가로 포함할 수 있다. 유체 공급원(106)은 냉각제로부터 히트 싱크로 열을 제거하고, 유체 라인들(108a, 108b)을 통하여 치료 장치(104)에 냉각된 냉각제를 제공할 수 있다. 순환하는 냉각제의 예는 물, 글리콜, 인공 열 전달 유체, 오일, 냉매, 및 임의의 다른 적절한 열전도 유체를 포함한다. 유체 라인들(108a, 108b)은 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 강, 알루미늄, 구리, 및 특정의 순환 냉각제를 수용할 수 있는 다른 물질로 만들어진 호스 또는 다른 도관일 수 있다. 유체 공급원(106)은 냉장 유닛, 냉각탑, 열전기 냉각 장치, 또는 냉각제 또는 자치도시의 물 공급부로부터 열을 제거할 수 있는 임의의 다른 장치일 수 있다.
치료 장치(104)는 또한 펠티에형(Peltier-type) 열전소자와 같은 하나 이상의 열전소자를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 치료 시스템(100)은 전원(110)과, 전기 케이블들(112, 116)을 통하여 치료 장치(104)에 동작 가능하게 결합되는 처리 유닛(114)을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 전원(110)은 피술자(101)로부터 열을 제거하도록 치료 장치(104)에 직류 전압을 제공할 수 있다. 처리 유닛(114)은 치료 장치(104)에 인접 배치되는 센서들(도 1에 도시되지 않음)을 통하여 공정 파라미터들을 모니터링하고, 이 공정 파라미터들에 기초하여 열 제거 속도를 조정할 수 있다. 처리 유닛(114)은 프로그래머블 로직 컨트롤러, 분산 제어 시스템 등의 임의의 프로세서를 포함할 수 있다.
처리 유닛(114)은 입력 장치(118), 출력 장치(120), 및/또는 제어 패널(122)과 전기 통신할 수 있다. 입력 장치(118)는 키보드, 마우스, 터치 스크린, 누름 버튼, 스위치, 전위차계, 및 사용자 입력을 수용하는데 적절한 다른 장치를 포함할 수 있다. 출력 장치(120)는 디스플레이 스크린, 프린터, 매체 리더(reader), 청각 장치, 및 사용자 피드백을 제공하는데 적절한 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 제어 패널(122)은 지시등, 수치 디스플레이 및 청각 장치를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 처리 유닛(114), 전원(110), 제어 패널(122), 유체 공급원(106), 입력 장치(118), 및 출력 장치(120)는 휴대성을 위하여 바퀴(126)를 구비한 랙(124, rack)에 의해 지지된다. 또 다른 실시예에서, 다양한 부품들이 치료 부위(site)에 고정적으로 설치될 수 있다.
다음에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 치료 장치(104)에 적용되는 동결 방지제는 보다 효율적인 치료를 위하여 피술자(101)에 적용되기 전에 치료 장치(104)가 사전 냉각되는 것을 허용한다. 또한, 동결 방지제는 치료 장치(104)가 필요한 온도로 유지되는 것을 허용하는 한편, 치료 장치(104)의 표면상에 얼음이 형성되는 것을 방지하며, 그러므로 피술자에 대한 치료 장치(104)를 다시 적용하는데 있어서의 지연을 감소시킨다. 여전히 또다른 실시예는 피술자의 피부에서 치료 장치(104)가 어는 것을 동결 방지제가 방지할 수 있다. 동결 방지제가 습기를 흡수하는 것이면, 이는 대기로부터 및/또는 피부로부터 얼음을 형성할 수 있는 습기를 흡수할 수 있다.
치료 장치(104), 동결 방지제, 및/또는 치료 시스템(100)의 다른 부품들은 피술자(101)의 피하 지질 과다 세포들로부터 열을 제거하기 위한 킷(도시되지 않음)에 포함될 수 있다. 동결 방지제는 약 -40℃ 내지 0℃의 온도 범위에 있는 빙점을 가질 수 있으며, 치료 장치(104)와 피술자(101)의 피부 사이의 경계면에 적용되도록 구성될 수 있다. 킷은 (a) 목표 영역 및/또는 치료 장치(104)의 열교환 표면에 동결 방지제를 어떻게 적용하고, (b) 목표 영역에 있는 지질 과다 세포가 영향을 받는 동안에, 열교환 표면에 근접한 비지질 과다(non-lipid rich) 세포들을 보존하도록 목표 영역의 온도를 어떻게 감소시키는 가에 관한 정보를 포함하는 지시 문서(instruction documentation)를 포함할 수 있다.
C. 커플링 장치
도 2는 도 1의 치료 시스템(100)에 사용되는데 적절하고 본 발명의 실시예에 따라서 구성되는 커플링 장치(502)를 도시한 측면도이다. 커플링 장치(502)는 피술자(101)의 치료 영역(501)에 인접하게 배치될 수 있다. 커플링 장치(502)는 치료 장치(104)의 열교환 요소(130, 도 1)에 커플링 장치(502)를 해제 가능 또는 고정적으로 부착하기 위한 부착 특징부(features)(510)를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 부착 특징부(510)는 인장 클립을 포함한다. 조립 동안, 커플링 장치(502)는 치료 장치(104)와 마주하는 배면측 부분(504)에 의해 열교환 요소(130) 상에 스냅 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 부착 특징부(510)는 스크류, 핀, 힌지, 및/또는 임의의 다른 적절한 부착 장치를 포함할 수 있다.
커플링 장치(502)는 열교환 요소(130)에 근접한 배면측 부분(54), 배면측 부분(504)으로부터 멀리 이격된 전면측 부분(508), 및 배면측 부분(504)과 전면측 부분(508) 사이의 중간 부분(506)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 커플링 장치(502)는 전면측 부분(508)에 부착되는 보호층(예를 들어 도시되지 않은 중합체 막)을 선택적으로 포함할 수 있다. 보호층은 주변환경으로부터 전면측 부분(508)을 고립시키고, 치료 전에 전면측 부분(508)을 노출시키도록 벗겨질 수 있다.
배면측 부분(504)은 금속, 금속 합금, 세라믹, 중합체 물질, 또는 다른 적절한 도전성 물질로 만들어진 막, 플레이트, 시트, 또는 다른 구조물일 수 있다. 배면측 부분(504)은 열교환 요소(130)와 치료 영역(501) 사이에서 열을 전달할 수 있다. 배면측 부분(504)은 또한 위생 목적을 위하여 치료 영역(501)으로부터 열교환 요소(130)를 고립시킬 수 있다.
중간 부분(506)은 망사, 발포 물질, 다공성 플라스틱 및/또는 금속, 또는 적어도 일시적으로 유체 및/또는 겔을 함유할 수 있는 다른 물질로 만들어진 저장소일 수 있다. 하나의 실시예에서, 중간 부분(506)은 치료 공정이 시작하기 전에 동결 방지제를 포함하거나 또는 장전(load)될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 중간 부분(506)은 대체로 치료 공정이 시작하기 전에 비어 있거나, 또는 치료 공정 바로 전에 및/또는 동안에 동결 방지제가 장전될 수 있다. 이러한 실시예중 어느 것에서도, 중간 부분(506)은 치료 동안 동결 방지제와 함께 압축되거나 또는 대체로 대기압에 있을 수 있다.
전면측 부분(508)은 중합 물질, 플라스틱 물질, 또는 적어도 부분적으로 가요성인 다른 물질로 만들어진 막일 수 있다. 전면측 부분(508)은 중간 부분(506)과 유체 흐름이 통하는 하나 이상의 구멍(516)을 포함할 수 있다. 치료 동안, 구멍 또는 구멍(516)들은 중간 부분(506)에 수용된 동결 방지제가 모세관 작용 또는 다른 메커니즘을 통하여 피술자(101)의 치료 영역(501)으로 빠져나가는 것을 허용한다. 예를 들어, 중간 부분(506)은 치료 동안 치료 영역(501)에 동결 방지제를 연속하여 공급할 수 있다. 특정 실시예에서, 중간 부분(506)은 과잉의 동결 방지제가 사전 장전될 수 있다. 동결 방지제의 일부가 구멍들(516)로부터 빠져나감에 따라서, 추가의 동결 방지제는 치료 동안 중간 부분(506)으로부터 피술자의 피부로 공급될 수 있다. 다른 실시예에서, 중간 부분(506)은 동결 방지제를 연속적으로 공급하도록 일정하게 보충될 수 있다. 동결 방지제는 치료 영역(501)에서 피부에 의해 흡수될 수 있다. 피부에 의한 동결 방지제의 흡수 정도는 다수의 인자에 의존하고, 상기 인자들 중 가장 중요한 것은 동결 방지제 농도, 접촉 기간, 용해성, 및 피부의 물리적 상태이다.
커플링 장치(502)는 치료 공정의 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 전면측 부분(508)에 인접하게 적어도 하나의 센서(514)를 포함할 수 있다. 센서(514)는 온도 센서, 압력 센서, 투과율 센서, 항생물학적(bio-resistance) 센서, 초음파 센서, 광센서, 적외선 센서, 열유량(heat flux) 센서, 및 다른 필요한 센서 또는 임의의 그 조합일 수 있다. 사용자(operator)는 측정된 파라미터에 기초하여 치료 공정을 조정할 수 있다.
예시된 실시예에서, 치료 장치(104)는 중간 부분(506)에 동결 방지제를 공급 및/또는 보충하기 위한 도관(522)에 의하여 커플링 장치(502)의 포트(515)에 연결되는 공급 장치(520)를 선택적으로 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 공급 장치(520)는 일정량의 동결 방지제를 유지하는 주사기이다. 다른 실시예에서, 공급 장치(520)는 동결 방지제 저장부(도시되지 않음)에 결합되는 펌프, 또는 다른 적절한 공급 구성을 포함할 수 있다.
선택적으로, 압력 센서(524, 개략적으로 도시됨)는 중간 부분(506)에서의 동결 방지제 압력을 모니터링하기 위하여 사용될 수 있다. 압력 센서(504)는 도관(522), 중간 부분(506), 또는 공급 장치(520)에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 치료 동안, 압력 센서(524)는 중간 부분(506)에서의 동결 방지제 압력을 지시하는 전기 신호, 시각적 신호, 또는 다른 신호를 제공할 수 있다. 하나의 실시예에서, 사용자는 지시된 압력에 기초하여 공급 장치(520)의 출력을 수동으로 조정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 압력 센서(524)로부터의 신호는 공급 장치(520)의 출력을 자동으로 제어하도록 공정 변수로서 사용될 수 있다.
치료 시스템(100)의 몇 개의 실시예들은 동상에 대한 피술자의 피부를 연속적으로 보호할 수 있다. 종래의 기술에 따라서, 동결 방지제는 치료가 시작되기 전에 피부에 국소적으로 적용될 수 있다. 피부는 그런 다음 적용된 동결 방지제를 흡수하고, 일정 기간에 걸쳐서 분산시킨다. 동결 방지제 분산 후에, 종래의 기술에 있어서, 피부는 동상을 당할 수 있다. 그 결과, 중간 부분(506)으로부터 분산된 동결 방지제를 연속으로 공급하는 것에 의하여, 치료 시스템(100)은 치료 동안 동상의 위험을 적어도 감소시키거나, 또는 심지어 이러한 동상을 방지할 수 있다.
치료 시스템(100)의 몇 개의 실시예는 또한 치료 영역(501)과 치료 장치(104) 사이의 열전달 효율을 감소시킬 수 있는 에어 포켓(air pocket)들의 위험을 감소시킬 수 있다. 동결 방지제가 치료 동안 구멍 또는 구멍(516)들을 통하여 빠져나감에 따라서, 중간 부분(506)에서의 압력은 강하하고, 에어 포켓들이 형성될 수 있다. 에어 포켓들은 치료 영역(501)과 치료 장치(104) 사이의 열전달 효율을 저해할 수 있다. 그 결과, 일정 압력으로 중간 부분(506)을 유지하는 것은 적어도 에어 포켓 형성의 위험을 감소시킬 수 있으며, 그러므로 이러한 열전달의 효율을 증가시킨다.
커플링 장치(502)가 부착 특징부(510)를 가지는 것으로 예시되었을지라도, 특정 실시예에서, 부착 특징부(510)는 생략될 수 있으며, 커플링 장치(502)는 다른 구조로 구성 및/또는 통합될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 커플링 장치(502)가 열교환 요소(130)에 부착되는 슬리브(162) 내로 통합되는 또 다른 실시예를 도시한다. 커플링 장치(502)는 제 1 슬리브 부분(164)을 한정하고, 슬리브(162)는 제 2 슬리브 부분(166)을 또한 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬리브 부분(164)은 배면측 부분(504), 전면측 부분(508), 및 중간 부분(506, 도 3)을 포함할 수 있다. 제 2 슬리브 부분(166)은 제 1 슬리브 부분(164)으로부터 연장하는 고립층일 수 있다. 예를 들어, 제 2 슬리브 부분(166)은 라텍스, 고무, 나일론, 폴리이미드, 폴리에틸렌, Kevlar?, 또는 다른 실질적으로 불투과성 또는 반투과성 물질로 만들어질 수 있다. 제 2 슬리브 부분(166)은 피술자의 피부와 열교환 요소(130) 사이의 어떠한 접촉도 방지할 수 있다. 하나의 실시예에서, 슬리브(162)는 재사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 슬리브(162)는 일회용이 될 수 있다. 슬리브(162)는 살균 또는 비살균을 제공할 수 있다. 하나의 실시예에서, 슬리브는 예를 들어 처리 유닛(114)에 있는 전자 기기에 센서들을 연결하는 에칭된 배선(trace)들을 구비한, 폴리이미드 또는 폴리에틸렌과 같은 유연한 회로 물질로 제조될 수 있다.
제 2 슬리브 부분(166)은 또한 치료 장치(104)에 슬리브(162)를 고정하는 부착 특징부를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 제 2 슬리브 부분(166)은 4개의 브래킷(172, 172a 내지 172d로서 개별적으로 지시됨)을 포함하며, 각각의 브래킷은 제 2 슬리브 부분(166)의 모서리에 위치된다. 개개의 브래킷들(172)은 치료 장치(104)의 부착 지점(170)에 대응하는 구멍들(174, 174a 내지 174d로서 개별적으로 지시됨)을 포함한다. 조립 동안, 브래킷들(172)의 구멍들(174)은 부착 지점(170) 위에 끼워 맞추어질 수 있어서, 제 2 슬리브 부분(166)은 적어도 부분적으로 열교환 요소(130)를 봉입한다.
또 다른 실시예에서, 제 2 슬리브 부분(166)은 서로 결합할 수 있는 브래킷들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 브래킷(172a)은 브래킷(172d)의 구멍(174d)과 결합할 수 있는 핀을 포함할 수 있다. 조립 동안, 제 2 슬리브 부분(166)은 치료 장치(104)의 주위를 감싸고, 브래킷(172)들을 서로 결합하는 것에 의하여 적소에서 유지될 수 있다. 추가의 실시예에서, 제 2 슬리브 부분(166)은 조립 동안 치료 장치(104) 위에서 슬리브(162)를 유지할 수 있는 제 2 슬리브 부분(166)의 외부 가장자리(176)에 있는 가요성 부재(도시되지 않음, 탄성 밴드)를 포함할 수 있다. 추가의 실시예에서, 제 2 슬리브 부분(166)은, 조립 동안 치료 장치(104) 위에서 슬리브(162)를 유지할 수 있는 제 2 슬리브 부분(166)의 외부 가장자리(176)에 있는 분리 가능한 부착 부재(도시되지 않음, 예를 들어 Velcro? 또는 스냅들)를 포함할 수 있다. 여전히 또 다른 실시예에서, 접착제는 치료 장치(104)에 제 2 슬리브 부분(166)을 고정시킬 수 있다.
상기된 예측 가능한 이점에 부가하여, 슬리브(162)를 사용하는 하나의 예측된 이점은 치료 장치(104)를 사용하여 위생이 향상되는 것이다. 슬리브(162)가 실질적으로 불투과성이기 때문에, 슬리브(162)는 피술자의 피부와 열교환 요소(130) 사이의 교차 오염(cross-contamination)을 방지한다. 또한, 치료 장치(104)의 작동 비용은 열교환 요소(130)가 각각의 사용 후에 위생 처리될 필요가 없기 때문에 감축될 수 있다.
슬리브(162)는 그 동작으로부터의 이점을 떨어뜨리지 않고 상이 및/또는 추가 특징부를 구비한 많은 추가의 실시예를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 슬리브 부분들(164, 166)은 동일한 물질(예를 들어 폴리이미드) 또는 상이한 물질로 만들어질 수 있다. 슬리브(162)는 치료 장치(104)에 슬리브(162)를 고정하는 접착층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
D. 동결 방지제를 사용하여 치료 장치를 사전 냉각하는 방법
도 4는 도 1의 치료 시스템(100) 및 본 발명의 실시예에 따라서 실행되는데 적절한 방법을 도시하는 흐름도이다. 상기 방법은 치료 디바이스에 포함된 열교환 요소에 동결 방지제를 적용하는 단계(블록 10)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 동결 방지제는 피술자의 피부, 또는 피부와 열교환 요소 모두에 적용될 수 있다. 열교환 요소의 온도는 필요한 온도로 낮출 수 있다(블록 12). 열교환 요소의 온도가 필요한 온도, 예를 들어 대략 물의 빙점(0℃) 또는 그보다 아래로 낮추어지면, 열교환 요소는 피술자의 피부에 인접하게 배치될 수 있다(블록 14). 피술자의 피부에 인접하게 열교환 요소를 배치하는 것은 그 영역의 온도를 낮추어서, 그 영역에 있는 지질 과다 세포들이 선택적으로 영향을 받는 한편, 표피 및/또는 진피에 있는 비지질 과다 세포들은 대체로 영향을 받지 않는다(블록 16). 특정 실시예에서, 치료 장치의 온도는 열교환 요소가 피술자의 피부에 인접하게 배치되면 치료 온도로 더욱 낮추어질 수 있다(블록 15).
선택된 시간 후에, 치료 장치는 피술자의 피부로부터 제거될 수 있으며(블록 18), 그런 다음 공정은 종료한다(블록 20). 치료 장치가 피술자의 피부로부터 제거되면, 열교환 요소의 내려간 온도는 선택적으로 필요한 온도로 유지될 수 있다(블록 22). 특정 실시예에서, 열교환 요소는 피술자의 피부의 다른 영역에 있는 지질 과다 세포들에 선택적으로 영향을 주도록 피술자의 피부의 다른 영역에 선택적으로 인접하게 배치될 수 있다(블록 24). 열교환 요소가 피술자의 피부의 다른 영역에 배치되면, 지질 과다 세포들은 영향을 받게 된다(블록 16). 치료 장치는 그런 다음 피술자의 피부로부터 제거되고(블록 18), 이 공정은 종료한다(블록 20). 선택적으로, 동결 방지제는 피술자의 피부의 다른 영역에 열교환 요소를 배치하기 전에 열교환 요소, 피술자의 피부, 또는 치료 장치와 피술자의 피부 사이의 경계면에 다시 적용될 수 있다(블록 28)
또 다른 실시예에서, 동결 방지제는 열교환 요소의 온도가 필요한 온도로 낮추어짐에 따라서 얼음의 형성을 방지하도록 열교환 요소, 피술자의 피부, 또는 치료 장치와 피술자의 피부 사이의 경계면에 적용될 수 있다(블록 10). 열교환 요소는 필요한 영역에서 피술자의 피부에 인접하게 배치되고(블록 14), 지질 과다 세포들은 선택적으로 영향을 받는다(블록 16). 선택된 시간 후에, 열교환 요소는 그런 다음 피술자의 피부로부터 제거된다(블록 18). 선택적으로, 동결 방지제는 열교환 요소, 피술자의 피부, 및/또는 치료 장치와 피술자의 피부 사이의 경계면에 다시 적용될 수 있으며(블록 28), 열교환 요소의 온도는 필요한 온도에서 유지될 수 있다(블록 22). 피술자의 피부의 선택된 영역을 치료하는 공정은 피술자의 특정 영역에 있는 지질 과다 세포들에 선택적으로 영향을 주도록 반복될 수 있는 한편, 표피 및/또는 진피에 있는 비지질 과다 세포들은 대체로 영향을 받지 않는다(블록 26).
도 5는 어는 것을 방지하도록, 열교환 요소의 온도를 낮추기 전에 열교환 요소 상에 동결 방지제를 적용하는 것에 의하여 열교환 요소를 사전 냉각하기 위한 또 다른 방법을 도시한다. 하나의 실시예에서, 동결 방지제는 열교환 요소가 어는 것을 방지하도록 열교환 요소 상에 배치된다(블록 50). 열교환 요소는 그런 다음 0℃로 또는 그 이하로 온도를 낮추는 것에 의하여 사전 냉각된다(블록 52). 열교환 요소는 제 1 온도 영역에서 피술자의 피부에 적용되어(블록 54), 치료 영역에 있는 지질 과다 세포들에 선택적으로 영향을 준다(블록 56). 특정 실시예에서, 열교환 요소의 온도는 더욱 낮추어질 수 있다(블록 68). 열교환 요소는 그런 다음 치료 영역으로부터 제거되고(블록 58), 그런 다음 치료는 종료한다(블록 64). 특정 실시예에서, 열교환 요소의 온도는 목표 온도에서 유지될 수 있으며(블록 60), 열교환 요소는 피술자의 피부 상의 제 2 치료 영역에 적용될 수 있어서(블록 62), 지질 과다 세포들에 선택적으로 영향을 준다(블록 62). 열교환 요소가 치료 영역으로부터 제거되면(블록 58), 열교환 요소의 온도는 주위 온도로 복귀하도록 허용될 수 있거나(블록 66), 또는 열교환 요소의 온도는 0℃에서 또는 그 이하에서 유지될 수 있다. 여전히 또 다른 실시예에서, 열교환 요소의 온도는 목표 온도에서 유지될 수 있다(블록 70). 열교환 요소는 그런 다음 피술자의 피부의 제 2 치료 영역에 적용될 수 있거나(블록 72), 또는 지질 과다 세포들에 선택적으로 영향을 주도록 피술자의 피부 상의 제 1 치료 영역에 다시 적용될 수 있다(블록 54).
37℃보다 낮은 온도로 피하 조직을 냉각하는 것에 의하여, 피하 지질 과다 세포는 선택적으로 영향을 받을 수 있다. 대체로, 피술자의 표피 및 진피는 피하 조직을 형성하는 밑에 있는 지질 과다 세포들과 비교하여 적은 양의 불포화 지방산을 가진다. 비지질 과다 세포들은 통상 지질 과다 세포들보다 낮은 온도에 보다 잘 견디기 때문에, 피하 지질 과다 세포들은 선택적으로 영향을 받는 한편, 표피 및 진피에 있는 비지질 과다 세포들을 유지한다. 예를 들어, 열교환 요소들에 대한 범위는 약 -20℃ 내지 20℃, 바람직하게 약 -20℃ 내지 약 10℃, 보다 바람직하게는 약 -15℃ 내지 약 5℃, 가장 바람직하게는 약 -10℃ 내지 약 0℃일 수 있다.
지질 과다 세포들은 감염, 수축, 억제, 파괴, 제거, 치사 또는 변경되는 것에 의하여 영향을 받을 수 있다. 이론에 묶임이 없이, 선택적으로 영향을 받은 지질 과다 세포들은 비지질 과다 세포들에서의 결정화를 유도하지 않는 온도에서 고 포화 지방산의 국지화된 결정화(localized srystallization)로부터 초래되는 것으로 믿어진다. 결정은 지질 과다 세포들을 선택적으로 괴사시키도록 지질 과다 세포들의 쌍 지방질막(bi-lipid membrane)을 파열시킬 수 있다. 그러므로, 진피 세포들과 같은 비지질 과다 세포들의 손상은 지질 과다 세포들에서의 결정 형성을 유도하는 온도에서 회피될 수 있다. 냉각은 피하 지질 과다 세포들에서의 감소를 더욱 강화시키도록 지질 과다 세포들의 지방 분해(예를 들어 비만 신진대사)를 유도하는 것으로 또한 믿어진다. 지방 분해는 교감신경계의 자극을 유도하는 국지적인 냉각 노출에 의해 향상될 수 있다.
상술한 몇 개의 실시예의 하나의 예상되는 이점은 치료 장치가 진피, 표피, 및/또는 다른 조직들에 수용 불가능하게 영향을 줌이 없이 피하 지질 과다 세포들을 선택적으로 감소시킬 수 있다는 것이다. 또 다른 예상되는 이점은 피하 지질 과다 세포를 선택적으로 감소시키는 한편, 동시에 치료 장치가 진피 및/또는 표피에 유익한 효과들을 제공한다는 것이다. 이러한 효과들은 섬유 조직 형성, 네오콜라겐 합성(neocollagenesis), 콜라겐 농축, 콜라겐 압밀, 콜라겐 밀도 증가, 콜라겐 리모델링, 및 표피증식(acanthosis) (표피 농유, epidermal thickening)을 포함한다.
상술한 몇 개의 실시예의 또 다른 예상되는 이점은 열교환 요소가 피술자의 피부를 보다 효과적으로 치료하도록 치료에 앞서서 사전 냉각될 수 있다는 것이다. 또한, 실시예는 동결 방지제가 열교환 요소 상에서 및/또는 피술자의 피부 상에서 어는 것을 방지하기 때문에 0℃에서 또는 그 이하 온도에서, 또는 치료 온도에서 치료 장치가 유지되는 것을 허용한다.
E. 동결 방지제를 사용한 피술자의 피부를 보호하는 방법
도 6은 도 1의 치료 시스템에서 그리고 본 발명의 실시예에 따라서 실행되는데 적절한 또 다른 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 6의 방법(80)은 도 4 및/또는 도 5에 도시된 방법과 별개로 또는 이와 조합하여 적용될 수 있다. 예를 들어, 동결 방지제는 동상으로부터 피부를 보호하기 위하여 피술자의 피부와, 치료 장치를 사전 냉각하기 위하여 치료 장치의 열교환 표면에 모두 적용될 수 있다.
예시된 실시예에서, 방법(80)은 피술자의 피부의 치료 영역에 동결 방지제를 적용하는 단계를 포함한다(블록 82). 예를 들어, 동결 방지제를 적용하는 단계는 예를 들어 압설기(spatula), 분사병(spray bottle), 및/또는 도 2에 도시된 바와 같은 커플링 장치를 포함하는 설비를 사용하여 피부 상으로 동결 방지제를 분사 또는 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 동결 방지제는 예를 들어 주사기를 사용하여 피술자의 피부 내로 주사될 수 있다.
열교환 요소는 이어서 피술자의 피부에 인접하게 배치된다(블록 84). 열교환 요소는 치료 영역에 있는 지질 과다 세포들에 선택적으로 영향을 주도록 동결 방지제와 접촉하는 치료 영역을 냉각시킬 수 있다(블록 86). 치료 동안, 동결 방지제는 피술자의 피부에 연속적으로 공급될 수 있다(블록 88). 연속적으로 공급된 동결 방지제는 동상의 위험을 감소시키기 위하여 피술자의 진피 및/또는 표피에서 흡수된 동결 방지제의 충분한 농도를 유지할 수 있다. 동결 방지제는, 이 동결 방지제가 사전 장전되는 흡수재(예를 들어 면 패드, 거즈, 또는 다른 흡수재)를 사용하여 또는 치료 장치에 해제 가능하게 부착된 커플링 장치를 사용하여 연속적으로 공급될 수 있다.
치료가 계속되어야 하는지에 대한 결정이 만들어진다(블록 90). 이러한 결정은 시간, 피부 온도, 및/또는 치료 공정의 다른 파라미터들에 기초할 수 있다. 치료가 계속되면, 공정은 블록(86)으로 복귀하고; 그렇지 않으면, 공정은 종료한다.
적용된 동결 방지제는 치료 동안 피술자의 표피 및/또는 진피에서의 동상의 위험을 적어도 감소시킬 수 있으며, 심지어 이러한 동상을 방지한다. 이론에 얽매임이 없이, 낮은 온도가 적어도 세포내 및/또는 세포외 얼음 형성을 통하여 표피 및/또는 진피에서 잠재적으로 손상을 유발할 수 있는 것으로 믿어진다. 세포내 얼음 형성은 얼음이 세포 내측에서 형성될 때 발생한다. 얼음이 세포 벽을 통하여 성장함으로써, 얼음이 확장하여 세포를 저해하므로, 세포 죽음을 유발한다. 세포외 얼음 형성이 발생할 때, 세포외 물이 얼어 얼음을 형성하게 된다. 그 결과, 남아있는 세포외 유체는 용매(solute)로 농축된다. 고농도의 세포외 유체는 세포내 유체가 반투과성 세포 벽을 통하여 침투할 수 있게 하고, 궁극적으로 세포 탈수 및 죽음을 유발한다. 고농도의 세포외 유체는 또한 변경할 수 없는 단백질 손상을 유발하도록 이웃하는 세포들 사이에서 전기적 및/또는 이온의 상호 작용을 차단할 수 있다.
동결 방지제를 적용하는 단계는 동결 방지제에 의하여 영향을 받는 인체 유체에서 물의 빙점을 낮추는 것에 의하여 적어도 세포내 및/또는 세포외 얼음 형성의 위험을 감소시킬 수 있거나, 또는 심지어 이러한 얼음 형성을 방지한다. 동결 방지제가 표피 및/또는 진피 내로 흡수된 후에, 동결 방지제는 세포내 및/또는 세포외 유체의 물에서 용해하거나 또는 그 밖에 물과 혼합하며, 이것이 잔류하는 용액의 빙점을 낮추는 것에 의하여 얼음 형성의 개시를 늦추는 것으로 믿어진다. 예를 들어, 동결 방지제는 약 -2℃ 내지 약 -5℃, -10℃. -16℃ 또는 특정 치료에 적절한 다른 온도로 인체 유체의 빙점을 낮출 수 있다. 일부 실시예에서, 동결 방지제는 인체 유체에서 충분한 농도를 가질 수 있어서, 인체 유체에 있는 물은 얼지 않지만, 대신 낮은 온도 조건하에서 용화한다(vitrify). 그 결과, 세포내 및/또는 세포외 얼음 형성의 개시는 이 실시예들에서 방지될 수 있다.
방법(80)의 몇 개의 실시예의 하나의 예상되는 이점은 사용자가 피술자의 표피 및/또는 진피에 대한 동상을 유발함이 없이 피술자의 지질 과다 세포들에 선택적으로 영향을 주기 위하여 보다 낮은 치료 온도를 사용할 수 있다는 것이다. 적용된 동결 방지제는 이러한 낮은 치료 온도에서 세포내 및/또는 세포외 얼음 형성의 위험을 적어도 감소시키도록 목표 영역에 있는 피술자의 피부 또는 인체 유체의 빙점을 낮출 수 있다.
또 다른 예상되는 이점은 피술자의 표피 및/또는 진피가 동상에 대해 연속적으로 보호될 수 있는 것이다. 국부적으로 투여된 동결 방지제가 피술자의 피부의 치료 영역을 보호할 수 있는 것으로 믿어진다. 동결 방지제가 피술자의 피부에 적용된 후에, 동결 방지제는 피술자의 표피, 진피, 및 궁극적으로 혈류에 들어가는 것으로 믿어진다. 피술자의 혈류는 그런 다음 동결 방지제를 치료 영역으로부터 멀리 운반한다. 그 결과, 치료 영역에서의 동결 방지제 농도는 떨어지고, 피술자의 영향을 받은 인체 유체의 빙점은 동상의 위험을 높이도록 증가한다. 따라서, 피술자의 피부에 동결 방지제를 연속적으로 공급하는 것은 이러한 위험을 적어도 감소시키거나 또는 심지어 방지할 수 있다.
몇 개의 실시예의 또 다른 예상되는 이점은 피술자의 피부를 냉각하는 것이 동결 방지제의 잔류 시간을 증가시킬 수 있으며, 동결 방지제의 국소 및/또는 전신 부작용을 감소시킬 수 있다는 것이다. 피술자의 피부가 정상적인 온도(예를 들어 인체 온도) 상태하에서보다 낮은 온도 상태하에서 보다 느린 속도로 동결 방지제를 흡수하는 것으로 믿어진다. 그러므로, 감소된 흡수 속도는 피술자의 혈류가 동결 방지제를 제거하도록 취하는 시간의 양을 증가시킬 수 있으며, 그러므로 동결 방지제의 효율을 늘린다. 이는 또한 특정 농도 레벨에 있는 특정 동결 방지제가 예를 들어 단백질(예를 들어 효소)의 변성을 유발하는 것에 의하여 피술자에게 치명적일 수 있는 것으로 믿어진다. 그러므로, 동결 방지제의 흡수 속도를 늦추는 것은 보다 깊은 조직에서의 동결 방지제 농도를 감소시킬 수 있으며, 그러므로 관련된 국소 또는 전신 부작용을 감소시킬 수 있다.
F. 동결 방지제
도 1의 치료 시스템(100)에서 사용되는데 적절한 동결 방지제는 동상(예를 들어 얼음 형성으로 인한 손상)으로부터 피술자의 생물학적 조직들을 보호할 수 있는 물질이다. 동결 방지제는 농후제(thickening agent), pH 버퍼, 습윤제, 계면 활성제, 및/또는 다른 첨가제와 함께 온도 강하제를 포함할 수 있다. 동결 방지제는 액체(예를 들어 수용액 또는 비수용액), 겔, 히드로겔, 또는 페이스트로서 만들어질 수 있다. 동결 방지제는 흡습성, 열전도성일 수 있으며, 이상적으로 생체적합성일 수 있다. 특정 실시예에서, 동결 방지제는 본원에서 참조되는 Buchalter에 허여된 미국특허 제4,002,221호 및 Richardson 등에 허여된 미국특허 제4,459,854호에 개시된 물 기반 겔과 같은 동결 방지제를 초음파가 통과하는 것을 허용하도록 초음파 음향 조절되도록 만들어진다.
온도 강하제는 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디메틸 설폭사이드(DMSO), 또는 다른 글리콜을 포함한다. 온도 강하제는 또한 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 및/또는 다른 적절한 알코올 성분을 포함할 수 있다. 온도 강하제는 용액(예를 들어 인체 유체)의 빙점을 약 0℃ 내지 -40℃, 보다 바람직하게는 약 -10℃ 내지 약 -16℃로 낮출 수 있다. 특정 온도 강하제(예를 들어 PPG, PEG 등)는 또한 동결 방지제의 원활성(smoothness)을 개선하고 윤활성을 제공하도록 사용될 수 있다.
농후제는 카르복실 폴리에틸렌 중합체, 히드록시에틸 크실로오스 중합체, 및/또는 다른 점성 조정자(modifier)를 포함하여, 약 1cP 내지 약 10,000cP의 범위, 보다 바람직하게는 약 4,000cP 내지 약 8,000cP의 범위, 가장 바람직하게는 약 5,000cP 내지 약 7,000cP의 범위에 있는 점성을 제공할 수 있다. 이러한 범위에 있는 점성을 구비한 동결 방지제는 치료 동안 치료 장치, 피술자의 피부, 및/또는 치료 장치와 피술자의 피부 사이의 경계면에 용이하게 부착할 수 있다.
pH 버퍼는 콜아민(cholamine) 염화물, 세타미도글리신(cetamidoglycine), 트리신, 글리시나미드, 바이신, 및/또는 다른 적절한 pH 버퍼를 포함할 수 있다. pH 버퍼는 약 3.5 내지 약 11.5, 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 9.5, 가장 바람직하게는 약 6 내지 약 7.5의 일정한 pH를 가지도록 동결 방지제를 도울 수 있다. 특정 실시예에서, 동결 방지제의 pH는 피술자의 피부의 pH에 근접할 수 있다.
습윤제는 글리세린, 알키렌, 글리콜, 폴리알키렌 글리콜, 포르필렌 글리콜, 글리세릴 트리아세테이트, 폴리올(예를 들어 소르비톨 및/또는 말티톨(maltitol)), 중합체적 폴리올(예를 들어 폴리덱스트로스), 퀼라야(quillaia), 젖산, 및/또는 요소를 포함할 수 있다. 습윤제는 동결 방지제가 건조되는 것을 방지하도록 물의 보유를 촉진한다.
계면 활성제는 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate: SDS), 암모늄 라우릴 설페이트, 알킬 벤젠 술폰산염, 소듐 라우릴 에테르 설페이트, 및 다른 적절한 계면 활성제를 포함한다. 계면 활성제는 사용자가 치료 동안 치료 장치, 피술자의 피부, 및/또는 치료 장치와 피술자의 피부 사이의 경계면에 동결 방지제를 적용할 때 동결 방지제의 용이한 확산을 촉진할 수 있다.
동결 방지제는 또한 상기된 바와 같은 성분에 부가하여 또는 그 대신에 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 동결 방지제는 또한 착색제, 향수, 유화제, 마취제, 및/또는 다른 성분을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 동결 방지제는 약 30%의 폴리프로필렌 글리콜, 약 30%의 글리세린, 및 약 40%의 에탄올을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 동결 방지제는 약 40%의 폴리프로필렌 글리콜, 약 0.8%의 히드록시에틸셀룰로오스, 및 약 59.2%의 물을 포함할 수 있다. 추가의 실시예에서, 동결 방지제는 약 50%의 폴리프로필렌 글리콜, 약 40%의 글리세린, 및 약 10%의 에탄올을 포함할 수 있다.
G. 회전 가능한 열교환 요소를 구비한 치료 장치
도 7은 치료 시스템(100)에서 사용하는데 적절한 본 발명의 하나의 실시예에 따른 치료 장치(104)의 사시도이다. 이 실시예에서, 치료 장치(104)는 제 1 부분(129a) 및 제 2 부분(129b)을 가지는 지지부(128), 제 1 부분(129a)에 위치된 제 1 열교환 요소(130a), 및 제 2 부분(129b)에 위치된 제 2 열교환 요소(130b)를 포함한다. 치료 장치(104)는 대체로 수동 조작이 가능한 소형(handheld) 유닛으로 구성되고, 및/또는 피술자에게 끈으로 매어지거나 또는 피술자에 해제 가능하게 부착되도록 구성된다. 제 1 열교환 요소(130a) 및/또는 제 2 열교환 요소(130b)는 지지부(128)를 따라서 이동하도록 구성되거나, 및/또는 동작 동안 치료 영역에 압력을 적용하기 위하여 열교환 요소(130a, 130b)를 위치설정하도록 회전될 수 있다.
제 1 및 제 2 열교환 요소들(130a, 130b)은 많은 유사한 특징부(features)를 가질 수 있다. 그래서, 제 1 열교환 요소(130a)의 특징부는 문자 "a"가 붙여진 도면부호로 기술되며, 대응하는 제 2 열교환 요소(130b)의 특징부는 문자 "b"가 붙여진 도면부호로 기술된다. 제 1 열교환 요소(130a)는 하우징(139a)과, 유체 라인들(108a, 108b)에 결합되는 유체 포트들(138a, 138b)을 포함할 수 있다. 하우징(139a)은 중합 물질, 금속, 세라믹, 목재, 및/또는 다른 적절한 물질로 만들어질 수 있다. 도 7에 도시된 하우징(139a)은 대체로 직사각형이지만, 임의의 다른 적절한 형상을 가질 수 있다.
제 1 열교환 요소(130a)는 피술자(101)에게 열을 전달하거나 피술자로부터 열을 빼앗기 위한 제 1 열교환 표면(131a)을 가지는 제 1 경계 부재(132a)를 추가로 포함할 수 있다. 동결 방지제(도시되지 않음)는 온도가 대략 물의 빙점(0℃) 또는 그 아래의 온도로 낮추어질 때 제 1 열교환 표면(131a) 상에 얼음이 형성되는 것을 방지하도록 제 1 열교환 표면(131a)에 적용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 제 1 열교환 표면(131a)은 대체로 평면이지만, 다른 실시예에서, 제 1 열교환 표면(131a)은 비평면{예를 들어, 곡선, 깎은 면(faceted) 등}이다. 제 1 경계 부재(132a)는 0.05 W/m°K 보다 큰 열전도도를 가지는 임의의 적절한 물질로 만들어질 수 있으며, 많은 실시예에서, 열전도도는 0.1W/m°K이다. 적절한 물질의 예는 알루미늄, 다른 금속, 금속 합금, 흑연, 세라믹, 가요성 멤브레인에 포함된 일부 중합 물질, 조성물, 또는 유체를 포함한다. 제 1 열교환 표면(131a)의 일부는 0.05W/m°K 미만의 열전도도를 가진 절연 물질일 수 있다.
제 1 열교환 요소(130a)는 또한 제 1 열교환 표면(131a)에 인접하는 적어도 하나의 감지 요소(135a)를 포함한다. 감지 요소(135a)는 예를 들어 제 1 열교환 표면(131a)과 동일 평면일 수 있다. 대안적으로, 이 감지요소는 열교환 표면으로부터 오목하거나 돌출할 수 있다. 감지 요소(135a)는 온도 센서, 압력 센서, 투과율 센서, 항생물학적(bio-resistance) 센서, 초음파 센서, 광센서, 적외선 센서, 혈류를 측정하기 위한 센서, 및 임의의 다른 필요한 센서일 수 있다. 하나의 실시예에서, 감지 요소(135a)는 제 1 열교환 표면(131a)의 온도 및/또는 피술자의 피부의 온도를 측정하도록 구성된 센서일 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 측정 동안 피부를 침입하는 프로브 또는 바늘로서 구성될 수 있다. 적절한 측정 센서의 예는 열전대, 저항 온도 디바이스, 써미스터(예를 들어 뉴트론-변성-도핑된 게르마늄 써미스터), 및 적외선 조사 온도 센서를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 감지 요소(135a)는 피술자의 지방층의 두께 또는 피술자의 치료 영역에서의 피하 지방의 결정화를 측정하도록 구성된 초음파 센서일 수 있다. 여전히 또 다른 실시예에서, 감지 요소(135a)는 예를 들어 치료에 대한 표피 생리학적 반응을 검출하기 위하여 치료 영역의 이미지를 모니터링하도록 구성된 광 또는 적외선 센서일 수 있다. 여전히 또 다른 실시예에서, 감지 요소(135a)는 혈류를 측정하는 장치일 수 있다. 감지 요소(135a)는 예를 들어 직접 배선 연결, 네트워크 연결 및/또는 무선 연결을 통하여 처리 유닛(114)과 전기 통신할 수 있다.
치료 장치(104)는 지지부(128)의 제 1 부분(129a)에 제 1 열교환 요소(130a)를 결합하는 장착 요소(136a)를 추가로 포함할 수 있다. 장착 요소(136a)는 예를 들어 핀, 볼 조인트, 베어링, 또는 다른 형태의 회전 가능한 조인트일 수 있다. 적절한 베어링은 볼 베어링, 롤러 베어링, 트러스트 베어링, 및 저널 베어링을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 장착 요소(136a)는 지지부(128)의 제 1 부분(128a)에 제 1 열교환 요소(130a)를 회전 가능하게 결합하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 제 1 열교환 요소(130a)는 제 1 및 제 2 열교환 표면들(131a, 131b) 사이의 각도가 조정될 수 있도록 지지부(128)에 대하여 2차원으로 회전할 수 있다(화살표 A 방향에 의해 지시). 또 다른 실시예에서, 제 1 열교환 요소(130a)는 지지부(128)에 대하여 3차원으로 회전할 수 있다(화살표 A 및 B에 의해 지시된 바와 같이).
특정 실시예의 장착 요소(136a)는 제 1 장착 베이스(134a)와, 회전 가능 또는 선회 가능한 조인트에 의하여 상기 베이스(134a)에 결합된 플랜지(137a)를 포함한다. 제 1 및 제 2 열교환 요소들(130a, 130b)을 지지부(128)에 회전 가능하게 장착하는 것에 의하여, 제 1 및 제 2 열교환 표면들(131a, 131b) 사이의 각도는 조정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 열교환 요소들(130a, 130b)은 대체로 서로 평행, 즉 제 1 및 제 2 열교환 표면들(131a, 131b) 사이에 0°의 각도를 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 열교환 요소들(130a, 130b)은 또한 대체로 동일 평면, 즉 제 1 및 제 2 열교환 표면들(131a, 131b) 사이에 180°의 각도를 가질 수 있다. 회전 가능한 장착 요소들(136a, 136b)에 의하여, 제 1 및 제 2 열교환 표면들(131a, 131b) 사이에서 약 0°내지 약 180°의 임의의 각도가 이루어질 수 있다.
치료 장치(104)는 샤프트(133)를 추가로 포함할 수 있으며, 제 1 장착 베이스(134a)는 샤프트(133)에 부착될 수 있다. 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 열교환 요소들(130a, 130b)중 적어도 하나는 샤프트(133)를 따라서 이동하며, 및/또는 샤프트(133)는 제 1 및 제 2 열교환 요소들(130a, 130b) 사이의 거리를 조정하도록 지지부(128)에 대하여 이동한다(화살표 C로 도시). 샤프트(133)는 특히 지지부(128)에 대하여 열교환 요소들(130a, 130b)중 적어도 하나의 운동을 가능하게 하도록 제 1 및 제 2 열교환 요소들(130a, 130b) 사이에서 연장한다. 특정 실시예에서, 제 1 장착 베이스(134a)는 샤프트(133)에 고정적으로 부착될 수 있으며, 제 2 열교환 요소(130b)의 제 2 장착 베이스(134b)는, 이 제 2 장착 베이스(134b)가 샤프트(133)를 따라서 슬라이딩할 수 있도록 구성된다. 다른 실시예에서, 제 1 장착 베이스(134a)와 제 2 장착 베이스(134b)는 모두 샤프트(133)를 따라서 슬라이딩하도록 구성된다. 샤프트(133)는 대체로 중합 물질, 금속, 세라믹, 목재, 또는 다른 적절한 물질로 만들어진다.
치료 장치(104)는 샤프트(133)에 슬라이딩 가능하게 결합되거나 또는 샤프트(133)의 일부로서 형성되는 핸들(140)을 추가로 포함한다. 핸들(140)은 사용자의 손에 의해 쥐어지도록 구성된다. 예를 들어, 핸들(140)은 사용자에 의해 쥐어질 때 치료 장치(104)의 안정성을 개선하도록 홈들을 구비한 파지부를 가질 수 있다. 핸들(140)은 샤프트(133)에 대하여 제 2 열교환 요소(130b)를 움직이도록 샤프트(133)와 함께 동작하는 액추에이터(142)를 추가로 포함한다. 액추에이터(142)는 샤프트(133)를 따르는 축선 운동(화살표 C)으로 제 2 열교환 요소(130b)를 점진적으로 전진시키도록 샤프트(133)와 결합하는 레버일 수 있다.
동작에 있어서, 사용자(operator)는 핸들(140)을 파지하는 것에 의하여 한 손으로 치료 장치(104)를 쥘 수 있다. 그런 다음, 열교환 요소들(130a, 130b)은 필요한 방향(orientation)을 달성하도록 장착 요소들(136a, 136b)을 통하여 회전될 수 있다. 사용자는 열교환 요소(130a, 130b)를 가지는 치료 장치(104)를 피술자(101)의 피하 영역으로부터 열을 제거하도록 피술자의 피부에 인접하게 필요한 방향으로 배치할 수 있다. 하나의 실시예에서, 사용자는 열교환 표면들(131a, 131b)이 대체로 서로 평행할 때 열교환 표면(131a, 131b)들 사이에 있는 피술자의 피부의 일부를 클램핑할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 사용자는 열교환 표면(131a, 131b)이 대체로 동일 평면에 있을 때 피술자의 피부로 열교환 표면들(131a, 131b)을 누를 수 있다. 특정 실시예에서, 사용자는 도 8을 참조하여 기술되는 바와 같이 피하 영역으로부터 열을 제거하도록 열전 쿨러를 사용할 수 있다. 사용자는 또한 감지 요소(135a)로부터 피부 온도와 같은 측정치들을 수집하는 것에 의하여 치료 공정을 모니터링 및 제어할 수 있다. 37℃보다 낮은 온도로 피하 조직들을 냉각하는 것에 의하여, 피하 지질 과다 세포들은 선택적으로 영향을 받는다. 영향을 받은 세포들은 그런 다음 자연적인 과정을 통하여 피술자로 다시 흡수된다.
치료 장치(104)를 사용하는 하나의 예상되는 이점은, 2개의 열교환 요소들(130a, 130b)이 어떠한 신체의 외형에도 일치하도록 조정될 수 있기 때문에, 치료 장치가 피술자의 신체의 다양한 부분에 적용될 수 있다는 것이다. 또 다른 예상되는 이점은 피술자의 피부에 치료 장치(104)를 누르는 것에 의하여, 치료 영역을 통하는 혈류가 감소되어 효율적인 냉각을 달성할 수 있다는 것이다. 여전히 또 다른 예상되는 이점은 어는 것을 방지하고 열교환 요소들의 사전 냉각을 허용하도록 동결 방지제를 적용하는 것에 의하여, 치료기간이 단축될 수 있다는 것이다. 여전히 또 다른 예상되는 이점은 열교환 요소들의 온도를 유지하는 것이 장치의 동력 소비를 줄인다는 것이다. 여전히 또 다른 예상되는 이점은 단일의 열교환 요소 대신 2개의 열교환 요소들(131a, 131b)을 통하여 피부로부터 열이 제거되기 때문에, 동력 요구가 각각의 열교환 요소(131a, 131b)에 대하여 감소되는 것이다.
제 1 및 제 2 열교환 요소들(130a, 130b)은 두 요소들의 동작을 저해함이 없이 상이한 및/또는 추가의 특징부를 구비한 많은 추가 실시예를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 열교환 요소(130b)는 제 2 열교환 표면(131b)에 인접하게 감지 요소를 가지거나 또는 갖지 않을 수도 있다. 제 2 열교환 요소(130b)는 제 1 열교환 요소(130a)와 상이한 물질로 만들어질 수 있다. 제 2 장착 베이스(134b)는 제 1 장착 베이스(134a)와 상이한 형상 및/또는 표면 구성을 가질 수 있다. 제 1 열교환 요소(130a)는 회전 가능하지만, 제 2 열교환 요소(134b)는 회전하지 않을 수도 있다.
제 1 및 제 2 열교환 요소들(130a, 130b)은 경계 부재들(132a, 132b)에 인접하게 펠티에형 요소와 같은 열전기 쿨러(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 열전기 쿨러는 단일 펠티에형 요소, 또는 펠티에형 요소의 어레이일 수 있다. 하나의 적절한 열전기 쿨러는 미국, 미시간, 트레버스 시에 소재한 TE Technologies, Inc.에 의해 제조된 펠티에형 열교환 요소(모델 # CP-2895)이다.
H. 다수의 냉각 요소를 가지는 치료 장치
도 8a 및 도 8b는 치료 시스템(100)에서 사용하는데 적절한 본 발명의 실시예에 따른 치료 장치(104)의 사시도이다. 이 실시예에서, 치료 장치(104)는 제어 시스템 하우징(202)과 냉각 요소 하우징들(204a 내지 204g)을 포함한다. 냉각 요소 하우징들(204a 내지 204g)은 부착 수단(206)에 의해 열교환 요소들(도시되지 않음)에 연결된다. 부착 수단은 종래에 공지된 바와 같은 스크류 또는 핀과 같은 임의의 기계적인 부착 디바이스일 수 있다. 다수의 냉각 요소 하우징들(204a 내지 204g)은 많은 유사한 특징부를 가질 수 있다. 그리하여, 제 1 냉각 요소 하우징(204a)의 특징부는 문자 "a"가 붙은 도면 부호로 아래에 기술되고, 대응하는 제 2 냉각 요소 하우징(204b)의 특징부는 문자 "b"가 붙은 동일한 도면 부호에 의해 도시되고 인용되고, 다른 것도 그와 같이 도시된다. 냉각 요소 하우징(204a)은 중합 물질, 금속, 세라믹, 목재, 및/또는 다른 적절한 물질로 만들어질 수 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 냉각 요소 하우징(204a)은 대체로 직사각형이지만, 임의의 필요한 형상을 가질 수 있다.
치료 장치(104)는 도 8a에서 제 1 비교적 평탄한 구성으로 도시되고, 도 8b에서 제 2 곡선 구성으로 도시된다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 냉각 요소 하우징들(204a 내지 204g)의 각 세그먼트는 근접한 세그먼트에 회전 가능하게 연결되고, 치료 장치가 굽어지는 것을 허용하도록 연결부(207a 내지 207f)를 중심으로 이동 가능하다. 연결부(207a 내지 207f)는 예를 들어 핀, 볼 조인트, 베어링 또는 다른 형태의 회전 가능한 조인트일 수 있다. 연결부(207)는 제 1 냉각 요소 하우징(204a)을 제 2 냉각 요소 하우징(204b)과 회전 가능하게 결합하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 양태에 따라서, 제 1 냉각 요소 하우징(204a)는 제 2 냉각 요소 하우징(204b)과 상대적으로 회전할 수 있으며(화살표 A로 지시됨), 각각의 인접한 가동성 쌍의 냉각 요소들은 예를 들어 제 1 및 제 2 냉각 요소 하우징들(204a, 204b) 사이의 각도가 45°까지 조정될 수 있도록 한다. 이러한 방식으로, 치료 장치는 분절되어서(articulated), 피술자의 피부에 상응하는 도 8b에 도시된 바와 같은 곡선 구성을 가정할 수 있다.
다수의 회전 가능한 열교환 표면들의 하나의 이점은 치료 장치의 원호 형상이 피하 영역에서 열전달을 집중할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 열교환 표면들이 피술자의 신체 외형을 중심으로 회전될 때, 원호 형상은 피부로부터 열 제거에 집중할 수 있다.
제어 시스템 하우징(202)은 치료 장치(104)를 제어하기 위한 처리 유닛 및/또는 유체 라인들(108a, 108b) 및/또는 전력 및 통신 라인들을 수용할 수 있다. 제어 시스템 하우징(202)은 전기 및 공급 유체 라인들(명료성의 목적을 위하여 도시되지 않음)을 위한 설비 포트(210)를 포함한다. 제어 시스템 하우징(202)은 또한 치료 장치(104)의 사용자를 위한 핸들로서 작용하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 처리 유닛은 치료 장치외의 다른 위치에 수용될 수 있다.
치료 장치(104)는 각각의 단부에서 보유 장치들(208a, 208b)을 추가로 포함할 수 있다. 보유 장치들(208a, 208b)은 보유 장치 커플링 요소들(212a, 212b)에 의하여 프레임에 회전 가능하게 연결된다. 보유 장치 커플링 요소들(212a, 212b)은 예를 들어 핀, 볼 조인트, 베어링, 또는 다른 형태의 회전 가능한 조인트일 수 있다. 특정 실시예에서, 보유 장치들(208a, 208b)은 냉각 요소 하우징들(204a 및 204g)의 단부 부분들에 견고하게 고정될 수 있다. 대안적으로, 보유 장치는 제어 시스템 하우징(202)에 부착될 수 있다.
보유 장치들(208a, 208b)은 각각 탭(214)으로서 도시되며, 각각은 치료 동안 피술자(101) 상의 적소에서 치료 장치(104)를 보유하도록 밴드 또는 엘라스토머 띠(명료성의 목적을 위하여 도시되지 않음)를 수용하기 위한 슬롯(216)을 가진다. 대안적으로, 치료 장치는 어떠한 부착된 보유 장치를 포함하지 않을 수 있으며, 손으로 적소에서 유지되거나, 또는 중력에 의하여 적소에서 유지되거나, 또는 치료 장치(104)와 피술자(101) 주위에 감긴 밴드, 엘라스토머 띠, 또는 비탄성 섬유(예를 들어 나일론 끈)으로 적소에서 유지될 수 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 냉각 요소 하우징들(204a 내지 204g)은 치료 장치(104)가 짝을 이루는 것을 허용하도록 호혜적 형상(reciprocal shape)의 제 1 가장자리(218)와 근접한 제 2 가장자리(220)를 가지며, 그러므로 평탄한 형태로 구성된다. 제 1 가장자리(218)와 제 2 가장자리(220)는 대체로 도면에서 각이 지지만, 그 형상은 곡선, 직선, 또는, 냉각 요소 하우징들(204a 내지 204g)의 인접한 세그먼트 사이의 호혜적 형상을 제공하는 각도들, 곡선들 및 직선 가장자리들의 조합일 수 있다.
I. 치료 장치의 추가 실시예
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 치료 장치(104)의 분해 사시도이다. 치료 장치(104)는 하우징(302), 적어도 부분적으로 하우징(302)내에 배치된 냉각 조립체(308), 및 하우징(302)에 냉각 조립체(308)를 체결하기 위하여 구성된 보유 장치들(318)을 포함할 수 있다. 치료 장치(104)는 또한 도 10을 참조하여 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이 하우징(302)내에 배치된 진동 부재를 포함할 수 있다.
냉각 조립체(308)는 히트 싱크(312), 열전도성 인터페이스 부재(309), 및 히트 싱크(312)와 인터페이스 부재(309) 사이에 배치된 열전기 쿨러(314)를 포함할 수 있다. 열전기 쿨러(314)는 연결 단자들(316)을 통하여 외부 전원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 예시된 실시예에서, 히트 싱크(312)는, 이 히트 싱크(312)의 열전도성 부분(313)에 적어도 부분적으로 매립된 U자 형상의 유체 도관(310)을 포함한다. 유체 도관(310)은 유체 라인들(108a, 108b)을 통하여 순환 유체 공급원(도시되지 않음)에 결합될 수 있는 유체 포트들(138a, 138b)을 포함한다. 다른 실시예에서, 히트 싱크(312)는 판형 열교환기, 원통다관형(tube and shell) 열교환기, 및/또는 다른 형태의 열교환기를 포함할 수 있다. 인터페이스 부재(309)는 금속, 금속 합금, 및/또는 다른 형태의 열전도성 물질로 만들어진 플레이트를 포함할 수 있다. 열전기 쿨러(314)는 단일 펠티에형 요소 또는 펠티에형 요소의 어레이일 수 있다. 하나의 적절한 열전기 쿨러는 미국, 미시간주, 트레버스 시에 소재한 TE Technology, Inc.에 의해 제조된 펠티에형 열교환 요소(모델 # CP-2895)이다.
개개의 보유 장치(318)는 플레이트(330)와, 플레이트(330)의 다수의 구멍(332, 2개가 예시 목적을 위하여 도시됨)을 통하여 연장하는 다수의 체결구(306)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 체결구들(306)은 하우징(302)에 의해 수용될 수 있는 스크류이다. 다른 실시예에서, 체결구(306)는 볼트, 클램프, 클립, 못, 핀, 링, 리벳, 끈, 및/또는 다른 적절한 체결구를 포함할 수 있다. 조립 동안, 냉각 조립체(308)는 먼저 하우징(302)의 내부 공간(303)에 적어도 부분적으로 배치된다. 그런 다음, 보유 장치들(318)은 냉각 조립체(308)에 인접하게 위치되고, 체결구들(306)이 하우징(302)과 결합하도록 플레이트(330)의 구멍들(332)을 통하여 연장한다. 체결구들(306), 플레이트들(330), 및 하우징(302)은 냉각 조립체(308)를 함께 유지하도록 상호 작용한다.
열전기 쿨러(314)에 동력을 인가하는 것에 의하여, 열이 피술자의 피부로부터 유체 도관(310)내에서 순환하는 유체로 효과적으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 열전기 쿨러(314)에 전류를 인가하는 것은 인터페이스 부재(309)를 통하여 피술자로부터 열을 제거하도록 열전기 쿨러(314)의 제 1 측부(315a) 상에서 대체로 37℃ 미만의 온도를 달성한다. 열전기 쿨러(314)는 제 1 측부(315a)로부터 제 2 측부(315b)로 열을 전달한다. 열은 그런 다음 유체 도관(310)내에서 순환하는 유체로 전달된다.
도 10은 도 9의 치료 장치(104)에 배치된 바이브레이터(322, vibrator)의 분해 사시도이다. 바이브레이터(322)는 프레임(324), 프레임(324)에 의해 지지되는 모터(325), 모터(325)에 동작 가능하게 결합되는 회전 부재(328), 및 하우징(302)에 프레임(324)을 고정적으로 부착하기 위한 다수의 체결구(326, 예를 들어 스크류)를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 모터(325)는 이 모터(325)의 본체 축선(327)에 대체로 중심을 잡고있는 출력축(도시되지 않음)을 가진다. 하나의 적절한 모터는 미국, 펜실베이니아, 하레이스빌에 소재한 Ametek, Inc.에 의해 제조된 직류 모터(모델 # Pittman 8322S008-R1)이다. 회전 부재(328)는 대체로 원통 형상을 가지며, 본체 축선(327)으로부터 편심된다. 다른 실시예에서, 모터(325)는 회전 부재(328)에 동작 가능하게 결합되는 편심 샤프트를 가진다.
동작에 있어서, 모터(325)에 전기를 인가하는 것은 회전 부재(328)가 모터(325)의 본체 축선(327) 주위에서 회전하도록 한다. 편심된 회전 부재(328)는 바이브레이터(322)가 본체 축선(327)을 중심으로 오프 밸런스(off-balanced)되도록 하며, 프레임(324) 및 하우징(302)에서 진동이 초래될 수 있다.
J. 실험예
본 출원인은 도 9에 도시된 바와 같은 치료 장치와 동결 방지제를 사용하여 돼지에서 피하 지질 과다 세포들을 냉각하도록 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 제 1 동결 방지제 조성은 약 30%의 폴리프로필렌 글리콜, 약 30%의 글리세린, 및 약 40%의 에탄올을 포함하였다(동결 방지제 I). 실험에 사용된 제 2 동결 방지제 조성은 약 40%의 프로필렌 글리콜, 약 0.8%의 히드록시에틸셀룰로오스, 및 약 59.2%의 물을 포함하였다(동결 방지제 Ⅱ). 연구한 피부 표면 온도들은 -11℃, -12℃, -14℃, -16℃, 및 -20℃를 포함한다.
각각의 시험 부위는 세척되고 면도되었으며, 표면 열전대가 치료 장치를 제어하도록 돼지의 피부에 배치되었다. 미국, 매사추세츠주, 맨스필드에 소재한 Tyco Healthcare에 의해 공급되는 다수의 3" ×3" 네모판(square)의 Webril? Undercast Padding #3175가 동결 방지제 I 또는 동결 방지제 Ⅱ의 8㎖로 적셔졌다. 적셔진 Webril? 네모판들은 그런 다음 5분 동안 시험 부위들에 배치되었으며, 치료 장치는 그럼 다음 필요한 표면 온도를 달성하도록 Webril? 네모판들에 적용되었다. 필요한 표면 온도가 달성되었으면, 표면 온도는 약 30분까지의 치료 기간동안 유지되었다. 치료 기간 후에, 돼지의 피부는 동결에 대하여 검사되었다.
몇 번의 실험 결과는 동결 방지제 I과 동결 방지제 Ⅱ가 돼지의 피부의 빙점을 상당히 낮추는 것을 나타내었다. 특히, 표면 온도가 약 -12℃ 내지 약 -16℃ 사이였을 때, 피부 결빙이 전혀 관찰되지 않거나 제한적으로 관찰되었다.
명세서 및 특허청구범위에 걸쳐서, 문맥이 그 밖의 것을 명확하게 요구하지 않으면, "포함하는" 등의 용어는 배제 또는 배타적인 의미에 대비되는 것으로서 내재적인 의미로서 해석되며, 즉, "포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다"라는 의미로 해석된다. 단수 또는 복수를 사용하는 용어 또한 복수 또는 단수를 각각 포함한다. 특허청구범위에서 2개 이상의 리스트를 참조하여 용어 "또는"을 사용할 때, 이 용어는 리스트에 있는 어떠한 품목, 리스트에 있는 모든 품목, 및 리스트에 있는 품목의 어떠한 조합도 커버하는 것으로 해석된다.
본 발명의 상기된 실시예들은 상기된 정밀한 형태로 본발명을 배제하거나 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명의 특정 실시예 및 실험예가 예시의 목적으로 기술되었지만, 당업자가 예측할 수 있는 바와 같이, 다양한 등가의 변경이 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 예를 들어, 단계들이 주어진 순서로 표현되었지만, 대안적인 실시예는 상이한 순서로 단계들을 수행할 수 있다. 상기된 다양한 실시예는 추가의 실시예를 제공하도록 조합될 수 있다.
대체로, 다음의 특허청구범위에 사용된 용어는 상기의 상세한 설명이 노골적으로 이러한 용어를 정의하지 않으면 명세서에 기술된 특정 실시예로 본 발명을 제한하도록 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 특정 양태가 특정 청구항의 형태로 다음에 기술되지만, 본 발명자들은 임의의 수의 청구항 형태에서 본 발명의 다양한 양태를 계획한다. 따라서, 본 발명자들은 본 발명의 다른 양태에 대한 이러한 추가의 청구항을 추구하도록 본원의 출원 후에 추가의 청구항을 부가하는 권리를 확보한다.
100: 치료 시스템 101:피술자
102: 지방 과당 영역 104: 치료 장치
106: 유체 공급원 108a, 108b: 유체 라인
110: 전원 112, 116: 전기 케이블
114: 처리 유닛 118: 입력 장치
120: 출력 장치 122: 제어 패널
162: 슬리브 172: 브래킷
202: 제어 시스템 하우징
204a, 204b, 204c, 204d, 204e, 204f, 204g : 냉각 요소 하우징
206: 부착 수단
302: 하우징 308: 냉각 조립체
312: 히트 싱크 314: 열전기 쿨러
501: 치료 영역 502: 커플링 장치
506: 중간 부분 510: 부착 특징부
520: 공급 장치 524: 압력 센서

Claims (31)

  1. 피부를 갖는 피술자의 피하 지질 과다 세포들로부터 열을 제거하기 위한 시스템으로서,
    열교환 표면과 열을 교환하는 제 1 측부와, 상기 제 1 측부의 반대편에 있는 제 2 측부를 가지는 열교환 요소를 가지며, 목표 영역에 있는 지질 과다 세포들에는 영향을 주는 반면에 열교환 표면에 근접한 비지질 과다 세포들은 보존하기 위하여, 상기 열교환 요소가 상기 목표 영역의 온도를 낮추도록 구성된 치료 장치;
    상기 열교환 표면과 피술자의 피부 사이의 경계면에 적용되는 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위에 있는 빙점을 가지며, 목표 영역에 있는 피술자의 적어도 하나의 피부와 상기 열교환 표면과 접촉하는 온도 강하제; 및
    상기 온도 강하제를 수용하는 흡수재 또는 커플링 장치로서, 상기 목표 영역에서 피부에 적용되도록 구성되며 상기 열교환 표면에 근접하게 배치되는 상기 흡수재 또는 커플링 장치를 포함하는 열 제거 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수재는 상기 온도 강하제가 사전 장전된 패드이고, 상기 패드는 상기 목표 영역에서 피부에 접촉하도록 구성되며 상기 패드가 피부에 유지되어 있는 동안 상기 온도 강하제를 피부에 연속적으로 적용하도록 구성되는, 열 제거 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 상기 치료 장치와 상기 피부 사이의 경계면을 실질적으로 덮고 상기 치료 장치와 피부 중 적어도 하나와 접촉하는, 열 제거 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 흡수재는 상기 치료 장치와 상기 피부 사이의 경계면을 실질적으로 덮도록 구성되어 있는 흡수재 패드인, 열 제거 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수재는 면 패드를 포함하는 열 제거 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 6 내지 7.5의 범위에서 상기 온도 강하제의 pH를 유지하도록 pH 버퍼를 추가로 포함하는 열 제거 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 폴리프로필렌 글리콜을 포함하는 열 제거 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 수용성인, 열 제거 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 히드로겔인, 열 제거 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 1cP 내지 10,00OcP의 범위에 있는 상기 온도 강하제의 점성을 제공하는 농후제를 추가로 포함하는 열 제거 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 습윤제를 추가로 포함하는 열 제거 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제의 빙점은 -10℃ 보다 낮은, 열 제거 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수재에는 상기 온도 강하제가 사전 장전되며, 상기 흡수재는 적어도 부분적으로 상기 열교환 표면과 목표 영역 사이에 있는, 열 제거 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 프로필렌 글리콜, 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디메틸 설폭사이드, 폴리비닐 피리딘, 칼슘 마그네슘 아세테이트, 소듐 아세테이트, 에탄올, 프로판올, 및 소듐 포름산염중 적어도 하나를 포함하는 열 제거 시스템.
  15. 피부를 갖는 피술자의 피하 지질 과다 세포들로부터 열을 제거하기 위한 시스템으로서,
    하우징과, 열교환 표면과 열 교환하는 축열체(thermal mass)를 가지며, 목표 영역에 있는 지질 과다 세포들에는 영향을 주는 반면에 열교환 표면에 근접한 비지질 과다 세포들은 보존하기 위하여, 상기 축열체가 상기 목표 영역의 온도를 낮추도록 구성되는 치료 장치; 및
    상기 치료 장치와 피부 사이의 경계면을 실질적으로 커버하도록 구성된 온도 강하제를 포함한 동결 방지제를 수용하는 흡수재 또는 커플링 장치로서, 상기 온도 강하제는 상기 치료 장치와 피부중 적어도 하나와 접촉하도록 구성된, 상기 흡수재 또는 커플링 장치를 포함하는 열 제거 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 3 내지 11의 범위에서 pH를 유지하도록 pH 버퍼를 추가로 포함하는, 열 제거 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 pH 버퍼는 6 내지 7.5의 범위에서 pH를 유지하는, 열 제거 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 프로필렌 글리콜을 포함하는 열 제거 시스템.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 수용성인, 열 제거 시스템.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 히드로겔인, 열 제거 시스템.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 1cP 내지 10,00OcP의 범위에 있는 상기 온도 강하제의 점성을 제공하도록 농후제를 추가로 포함하는, 열 제거 시스템.
  22. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 습윤제를 추가로 포함하는 열 제거 시스템.
  23. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 -10℃ 보다 낮은 빙점을 가지는, 열 제거 시스템.
  24. 피부를 갖는 피술자의 피하 지질 과다 세포들로부터 열을 제거하기 위한 킷(kit)으로서,
    열교환 표면을 구비한 열교환 요소를 가지며, 상기 열교환 요소가 목표 영역에 있는 지질 과다 세포들이 영향을 받는 반면에 열교환 표면에 근접한 비지질 과다 세포들은 보존하도록 상기 목표 영역의 온도를 낮추도록 구성된 치료 장치;
    -40℃ 내지 0℃의 범위에 있는 빙점을 가지며, 상기 열교환 표면과 상기 목표 영역 사이의 경계면에 적용되도록 구성된 온도 강하제가 사전 장전된 흡수재 패드; 및
    (i) 상기 목표 영역 및 상기 치료 장치의 열교환 표면 중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 상기 온도 강하제를 어떻게 적용하고, (ⅱ) 상기 목표 영역에 있는 지질 과다 세포들에 영향을 주는 반면에, 상기 열교환 표면에 근접한 비지질 과다 세포들을 보존하도록 상기 목표 영역의 온도를 어떻게 감소시키는 가에 관한 정보를 갖는 지시 문서를 포함하는, 열 제거 킷.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 에탄올, 프로페놀, 이소프로파놀, 및 부탄올 중 적어도 하나를 포함하는 열 제거 킷.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 흡수재 패드는 상기 온도 강하제가 사전 장전된 면을 포함하는 열 제거 킷.
  27. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 상기 피술자의 조직에서 흡수되도록 구성되고, 상기 흡수재 또는 커플링 장치는 눌러진 조직 내의 신체 유체의 빙점을 유지하기 위해 상기 온도 강하제를 조직으로 연속적으로 공급하도록 구성되는, 열 제거 시스템.
  28. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 상기 피술자의 조직에서 흡수되도록 구성되고, 상기 흡수재 또는 커플링 장치는 눌러진 조직 내의 신체 유체의 빙점을 유지하기 위해 상기 동결 방지제를 조직으로 연속적으로 공급하도록 구성되는, 열 제거 시스템.
  29. 제 24 항에 있어서, 상기 온도 강하제는 상기 피술자의 조직에서 흡수되도록 구성되고, 상기 흡수재 패드는 상기 피술자의 눌러진 조직 내의 신체 유체의 빙점을 유지하기 위해 상기 온도 강하제를 조직으로 연속적으로 공급하도록 구성되는, 열 제거 킷.
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