KR101467622B1 - 개인용 피부치료 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 치료되는 피부 부위에서 피부 가열 에너지를 인가하는 애플리케이터의 이동 속도를 제어하는 방법에 관한 것이다. 온도 센서는 피부 온도 변화율을 모니터하고 그것에 따라 애플리케이터 이동 속도를 변경한다. 본 발명은 또한 상기 방법을 구현하는 장치에도 관련된다.

Description

개인용 피부치료 장치{A SAFE SKIN TREATMENT APPARATUS FOR PERSONAL USE}
본 발명은 피부 치료 및 개인적인 성형 절차의 분야에 관련되고, 더욱 상세하게는 안전한 피부 치료 절차에 관한 것이다.
외모는 거의 모든 사람들에게 있어서 중요하다. 최근, 외모를 개선하는 다양한 성형 치료를 위한 방법과 장치들이 개발되고 있다. 이들 중에는 제모, 혈관 병변의 치료, 주름 제거, 콜라겐 파괴, 허리둘레 지방 제거 및 피부 재생 등이 있다. 이들 치료에서, 치료되는 피부의 부위는 치료를 실시하여 원하는 치료 효과 중 하나를 달성하는데 충분히 높은 온도로 가열된다. 원하는 효과를 달성하는 온도는 보통 38-60℃의 범위이다.
피부의 상피층과 진피층을 가열하는데 사용되고 있는 한 가지 방법은 펄스식 또는 연속식 RF(radio frequency) 에너지이다. 이 방법에서, 전극이 피부에 접촉되고 RF 전압이 연속 모드 또는 펄스 모드로 전극 사이에 인가된다. 상기 전압의 특성은 치료하는 피부 내에 RF 유도 전류를 발생하도록 선택된다. 상기 전류는 피부를 필요한 온도까지 가열하여 원하는 효과를 초래하며, 전술한 치료의 하나 이상을 실행한다.
피부의 상피층과 진피층을 가열하는데 사용되는 또 다른 방법은 치료하는 피부 부위를 광 방사선으로, 통상 적외선(IR)으로 조사하는 것이다. 이 방법에서, 피부 부위는 연속 모드 또는 펄스 모드의 광 방사선으로 조사된다. 상기 IR 방사선은 피부를 필요한 온도까지 가열하여 상기 원하는 효과의 하나 이상을 달성한다.
피부의 상피층 및 진피층을 가열하는 추가의 방법은 피부에 초음파 에너지를 인가하는 것이다. 이 방법에서, 초음파 트랜스듀서가 피부에 접속되고 초음파 에너지가 트랜스듀서 사이에 인가된다. 초음파 에너지의 특성은 피부의 대상 부위(보통 전극 사이의 부위)를 원하는 온도까지 가열하여 원하는 치료 효과 중 하나 이상, 즉 제모, 콜라겐 파괴, 허리둘레 지방 제거, 피부 재생 등을 달성하도록 선택된다.
하나 이상의 피부 가열 수법의 조합을 피부에 동시에 적용하는 방법이 존재한다. 상기 방법들 모두는 피부 온도를 변경하기 때문에 치료를 제어하기 위해 온도를 모니터하는 것이 자주 사용된다. 피부 온도를 지속적으로 모니터하기 위해, 열전쌍(thermocouple) 또는 더미스터(thermistor)와 같은 적당한 센서가 전극 또는 트랜스듀서 - 이것을 통해 에너지가 피부에 인가됨 - 에 내장될 수 있다. 온도의 모니터에도 불구하고, 피부 손상 위험의 가능성이 여전히 존재하는데, 이것은 센서 응답 시간이 피부로부터 센서와 센서의 내부로의 열 전도성에 좌우되고 너무 길며 센서가 피부 가열 파워를 저감시키거나 차단하기 전까지 피부에 손상을 주기 때문이다. 어느 정도까지 이 위험은 광 방사원, RF 에너지원, 및 초음파 에너지원을 동작시키는 차단 온도 한계를 저감시켜 회피할 수 있다. 그러나, 이것은 피부에 전송되는 RF 에너지와 치료 효능을 제한할 수 있다. 예를 들면 경우에 따라서는 애플리케이터가 정지된 경우, 피부(및 전극)의 온도가 피부 손상을 초래할 만큼 빠르게 상승할 수 있다.
전극, 트랜스듀서 등과 같이 피부에 에너지를 전달하는 장치는 피부 위에서 잡고 이동할 수 있도록 편리한 케이스, 즉 애플리케이터에 보통 내장된다. 사용자는 예컨대 최적의 또는 적합한 피부 치료가 가능한 소정의 일정한 피부 가열 에너지 공급을 위해 애플리케이터 이동 속도를 조절해야 한다. 그러나, 현재로서는 사용자는 선택된 애플리케이터 속도가 적당한지 여부를 알 수 없다.
바람직하지 않은 피부 또는 전극 온도 변화를 가능한 빨리 사용자에게 경고하거나 알려주는 방법을 제공할 필요가 있다. 또한 사용자가 일정한 피부 가열 에너지 공급을 위해 애플리케이터 이동 속도를 변경하여 최적의 또는 적합한 치료를 가능하게 할 필요가 있다. 이것은 급속히 발전하고 있는 개인용 피부 치료장치 분야에 있어서, 이와 같은 장치의 전형적인 사용자가 비 숙련자이기 때문에, 안전한 사용을 위해 특히 중요하다.
(발명의 요약)
가열 에너지가 치료하는 피부 부위에 인가되는 경우와 애플리케이터가 피부의 한 부위에서 다른 부위로 이동되는 경우에, 피부 온도의 상승 또는 변화의 속도에 차이가 있으며, 이것은 애플리케이터의 이동 속도에 좌우된다. 애플리케이터가 너무 빨리 이동되는 경우, 피부의 온도가 상승하는 속도는 "적당한" 애플리케이터 이동 속도의 과정에서 온도 상승의 속도보다 현저히 낮다. 높은 온도 변화 속도는 정적인 애플리케이터를 표시하는데, 이것은 화상, 수포, 및 다른 피부 손상을 초래할 수 있는 조건이다.
본 발명 장치와 방법은 명세서의 결론 부분에 구체적으로 제시되어 있고 명확히 주장되어 있다. 그러나 본 발명 장치와 방법은 모두 동작의 구성과 방법에 관한 것으로서, 아래의 상세한 설명을 참조하여 잘 이해될 수 있으며 도면에서 유사한 참조부호는 동일한 부분을 참조한다. 도면에서 축척은 필수적인 것은 아니며, 대신에 방법의 원리를 설명하는데 중점을 두고 있다.
도 1은 개인용 피부 치료 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면,
도 2a 및 2b는 RF 에너지를 피부 부위에 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 1 실시예의 정면도 및 측면도의 개략적인 도면이고,
도 3은 애플리케이터의 이동 속도에 대한 피부 (및 RF 전극) 온도의 개략적인 도면이고,
도 4a 및 4b는 전극과 피부 부위의 불충분한 접촉 및 완전히 접촉을 개략적으로 도시하는 도면이고,
도 5는 전극-피부의 접촉 품질에 대한 피부 임피던스의 종속성을 개략적으로 도시하는 도면이고,
도 6a 내지 6e는 본 발명 애플리케이터의 전극의 몇 가지 예시적 구성을 개략적으로 도시하는 도면이고,
도 7은 피부 부위에 인가된 RF 에너지의 레벨을 측정하는 피부 온도 프로브를 포함하는 본 발명 애플리케이터의 제 2 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이고,
도 8은 피부 부위에 RF 에너지와 광 방사선을 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 3 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이고,
도 9는 초음파 에너지를 피부 부위에 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 4 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이고,
도 10은 초음파 에너지와 광 방사선을 피부 부위에 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 5 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이고,
도 11은 RF 에너지, 초음파 에너지, 및 광 방사선을 피부 부위에 인가하는 제 6 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이고,
도 12는 RF 에너지, 초음파 에너지, 및 광 방사선을 돌출된 피부 부위에 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 7 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
다음의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면을 참조한다. 이것은 상기 장치와 방법이 구현되는 다양한 실시예의 실례로서 제시되는 것이다. 본 발명 장치의 실시예의 구성소자들은 여러 다른 방향에 있을 수 있기 때문에, 방향을 표시하는 용어는 단지 설명을 위한 것이며 한정적인 것은 아니다. 다른 실시예들이 사용될 수 있고, 본 발명 장치 및 방법의 범위를 벗어나지 않고 구조적인 그리고 논리적인 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 그러므로 이하의 상세한 설명은 한정적인 의미로 해석되지 말아야 하며, 본 발명 장치 및 방법의 범위는 첨부된 청구항들에 의해 정해진다.
본 명세서에서 사용된 용어 "피부 치료(skin treatment)"는 각질층, 진피, 외피와 같은 다양한 피부 층들의 치료, 피부 재생 절차, 주름 제거, 및 제모와 콜라겐 수축 또는 파괴와 같은 절차들을 포함한다.
용어 "피부 표면(skin surface)"은 가장 바깥의 피부층에 관련되며, 각질층, 진피 또는 외피가 될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "온도 변화율(rate of temperature change)"은 단위 시간당 온도로 측정된 피부 또는 전극의 온도의 변화를 의미한다.
용어 "피부 가열 에너지"는 RF 에너지, 초음파 에너지, 광 방사선, 및 피부를 가열할 수 있는 임의의 다른 형태의 에너지를 포함한다.
안전한 피부 치료를 위한 장치의 제 1 실시예를 개략적으로 도시하는 도 1을 참조한다. 장치(100)는 대상 피부(도시되지 않음)를 따라 슬라이딩하는 애플리케이터(104), 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 유닛(108), 및 애플리케이터(104)와 제어 유닛(108) 사이를 연결하는 하네스(112)를 포함한다. 하네스(112)는 애플리케이터(104)와 제어 유닛(108) 사이의 전기적 통신, 유체 통신, 및 다른 형태의 통신을 가능하게 한다.
제어 유닛(108)은 피부 가열 에너지(116)의 소스를 포함하며, 이것은 RF 에너지 발생기, 광 방사원, 또는 초음파 에너지 소스와 같은 것이 될 수 있다. 제어 유닛(108)은 적당한 구성소자에 의해 구성된 인쇄회로판(120)으로 구현될 수 있는 제어 전자장치를 포함할 수 있다. 인쇄회로판(120)은 제어 유닛(108)과 함께 공통 패키징(124) 내에 위치할 수 있다. 인쇄회로판(120)은 피부 커플링에 의해 인가된 피부 가열 에너지의 품질을 동작 동안에 모니터하는 피드백 루프(128)와, 치료되는 피부 부위의 온도를 모니터하고 그것으로부터 온도 변화 속도를 도출하는 피드백 루프(132)를 포함할 수 있다. 장치(100)는 정규 전원공급망 소켓으로부터 또는 재충전식 또는 종래식 배터리로부터 전력 공급을 받을 수 있다.
애플리케이터(104)는 하나 이상의 RF 에너지 공급 전극(140), 피부 치료 진행상황 영상신호 표시기(144), 및 피부 치료 진행상황 오디오 표시기(168)를 포함할 수 있다. 상기 표시기들은 RF 에너지와 피부의 상호작용 상태를 사용자에게 통지하거나 알려주고, 바람직하지 않은 이동 속도 또는 RF 에너지 변동에 대해 사용자에게 경고하도록 구성된다. 예를 들면, 만일 애플리케이터의 이동 속도가 원하는 또한 적당한 이동 속도보다 더 느린 경우, 처리 진행상황 오디오 표시기는 오디오 신호에 의해 사용자에게 경고하거나 알려 준다. 시각적 상태 표시기는 애플리케이터의 이동 속도가 원하는 이동 속도보다 더 높다는 신호에 의해 사용자에게 표시하거나 경고한다. 기타 어떤 형태의 음성 및 영상 처리 진행상황 표시기 동작도 가능하다.
도 2a 및 2b는 본 발명 애플리케이터의 제 2 실시예의 정면도와 측면도를 개략적으로 도시하는 도면이다. 애플리케이터(200)는 대상 피부(212)에 안전한 레벨의 피부 가열 에너지를 인가하는 하나 이상의 전극(208)을 포함하는 편리한 홀드 케이스(204)를 포함한다. 이 경우에 있어서 피부 가열 에너지는 RF 에너지이다. 예컨대 더미스터 또는 열전쌍(214)과 같은 온도 센서가 하나 이상의 전극(208)에 내장되어 RF 에너지-세팅 제어 회로를 동작하는 피드백 루프(132)에 전극 온도 판독값을 제공하며, 상기 제어 회로는 인쇄회로기판(222)으로 구현될 수 있다.
일정한 피부 가열 에너지 레벨에서 피부와 접촉하고 있는 전극들과 RF 전극 사이에 위치한 피부 부위의 온도 변화는 애플리케이터 이동 속도에 종속하는 것이 실험적으로 밝혀졌다. 도 3은 애플리케이터 이동 속도에 대한 피부와 RF 전극 온도의 종속성을 개략적으로 도시한다. 그래프(300)은 정적인 애플리케이터에 대한 온도 변화 속도를 도시한다. 그래프(304, 312)는 애플리케이터의 이동 속도의 함수로서 온도 변화의 속도를 도시한다. 애플리케이터 이동 속도는 각각 5 cm/sec와 10 cm/sec 이었다. (상기 그래프들은 음의 온도 계수를 갖는 더미스터에 대한 것이다.) 열전쌍(thermocouple)과 같은 더미스터(thermistor) 온도 검출기 외에, 저항온도검출기(RTD: Resistance Temperature Detector), 그리고 고온계(pyrometer)와 같은 비접촉 광 검출기 등이 사용될 수 있다. 제한된 온도 범위 내에서 더욱 정밀도가 높고 더 빠른 응답 시간을 갖기 때문에 더미스터가 선택되었다.
다시 한번 도 1, 2a 및 2b를 참조하면, 제어 회로(222)는 온도 센서(214) 판독값을 기초로 온도 변화율을 생성하도록 구성된 메커니즘(132)을 포함한다. 상기 온도 변화율은 단위 시간당 온도(섭씨 또는 다른 온도 단위로) 측정될 수 있다. 대안으로, 더미스터(214)와 온도를 온도 변화율로 변환하는 메커니즘을 포함하는 맞춤형 집적회로가 있을 수 있다. 온도 측정은 디지털 또는 아날로그 변환 회로를 사용하여 온도 변화율로 변환될 수 있다.
피부에서 전극으로의 열 전달과 그에 따른 온도 센서에 의해 측정된 온도는 대체로 전극과 피부 사이의 접촉의 품질에 종속한다. 상기 접촉 품질의 차이는 온도 측정에서 큰 변동성을 초래할 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같은, 전극(208)과 대상 피부(212) 사이의 견고한 접촉은 피부 온도의 변화에 대한 온도 센서의 짧은 응답 시간을 지원하며, 도 4b에 도시된 바와 같은 불량한 접촉의 경우는 온도 센서의 응답 시간이 훨씬 더 길어질 수 있다. RF 전극과 피부의 접촉을 향상시키기 위해, 열 전달과 RF 에너지 커플링을 어느 정도 개선하는 커플링 젤이 피부(212)에 도포된다. 그러나 젤은 상기 문제를 완전히 해결하거나 전극-피부간 불량한 또는 부적절한 접촉을 보상하지 못한다.
피부에 결합된 RF 에너지는 피부를 가열하는 전류를 유도한다. 상기 전류는 피부 임피던스에 종속하고, 상기 임피던스는 RF 전극과 피부 접촉의 품질의 함수이다. 도 5는 전극과 피부 접촉의 품질에 대한 피부 임피던스의 종속성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 센서에 의해 측정된 온도는 전극과 피부 사이의 실제 온도 변화율과 전극과 피부 사이의 접촉의 품질에 종속한다. 전극(208)과 피부(212)(도 2a 및 2b) 사이의 적절한 접촉은, 본 출원인의 미국 특허 제6,889,090호에 개시된 바와 같이, 전극(208)들 사이의 피부 임피던스를 모니터함으로써 치료 동안에 검출될 수 있다. 임피던스 측정은 접촉 품질의 우수한 지시자이다. 전극(208)과 피부(212) 사이의 낮은 임피던스(도 2a, 도 2b)는 전극과 피부 사이에 견고한 접촉이 존재하고 따라서 온도 센서는 피부 온도의 변화에 충분히 빨리 응답할 수 있음을 의미한다. 기타 알려진 임피던스 모니터 방법들도 적용될 수 있다.
일반적으로, 온도 센서의 가열(또는 온도 변화) 속도를 통해 열적 접촉의 품질을 측정하는 것이 가능하지만, 상기 측정은 상기 가열 속도가 실제로 빠르고 느린 것을 알려주지는 못하는데, 이것은 견고하거나 불량한 전극-피부 접촉에 의해 영향을 받기 때문이다. 임피던스 측정은 온도 센서 측정에 독립적이다. 연속적인 임피던스 모니터에 의해 전극-피부 접촉 품질이 얻어지고 온도 변화 측정 속도에 대한 전극 피부간 열적 접촉의 영향을 제거하는 것이 가능하다.
그러므로, 제어회로(222)는 전극(140) (도 1) 또는 전극(208)(도 2a, 도 2b) 사이의 전류를 측정함으로써 피부 임피던스를 연속적으로 모니터하는 메커니즘(128)(도 2b)을 포함한다. 피부와의 접촉 품질의 연속적인 모니터에 의해 온도 변화의 속도에 대한 전극-피부 접촉의 영향이 제거되며 온도 변화의 속도는 피부 RF 에너지 상호작용과 치료 상태의 객관적인 지시자가 된다.
도 6a 내지 6e는 본 발명 애플리케이터의 RF 전극의 예시적인 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 전극(604)은 타원체, 직사각형, 또는 다른 형상의 긴 형체가 될 수 있다. 일 실시예에서(도 6a), 전극(604)은 고체의(solid) 전도체이다. 또 다른 실시예에서(도 6b), 전극(616)은 연성의(flexible) 전도체가 될 수 있다. 연성 전극은 파선(620)으로 도시된 바와 같이 그 형상을 치료 대상 피부의 구조에 적응시키는 것이 가능하여 피부와의 양호한 접촉을 가능하게 한다. 또 다른 실시예에서, 전극(604)은 중공의 전극일 수 있다. (중공의 전극은 통상 동등한 크기의 고체 전극보다 작은 열질량(thermal mass)을 갖는다.) 도 6c는 3개의 동일-형상의 전극(628)을 포함하는 애플리케이터(624)를 보여준다. 도 6d는 복수의 동일-형상의 전극(636)을 갖는 애플리케이터(632)를 보여준다. 상기 전극은 특정 응용에 적합하도록 구형, 타원형, 타원체, 장방형, 또는 다른 굽은 형상일 수 있다. 전극의 구조는 전극 사이의 영역의 피부를 가열하는데 최적화된다.
상기 RF 전극은 통상 알루미늄 코팅의 구리 또는 니켈이나 우수한 열 전도성을 갖는 다른 금속으로 제작된다. 전극은 전극의 가장자리 근처의 피부에 열점을 생성하는 것을 피하기 위해 둥근 에지를 갖는다. 둥근 전극 에지는 또한 피부 표면에서 애플리케이터(도 1의 104, 도 2의 204)의 부드러운 이동을 가능하게 한다. 도 6a 내지 6d는 2극 전극 시스템을 도시한다. 도 6e는 단극 전극시스템을 도시한다. 전극 각각은 동작 시 전극 온도를 측정하는 온도 센서(644)를 포함할 수 있다. 온도 센서(644)는 전극의 내부에 위치하거나 그 표면 중 하나와 연속적인 평면을 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 6b에서 표면(648)은 피부와 직접 접촉을 형성하여 직접적인 피부 온도 측정을 가능하게 한다.
고체 금속 전극(604)은 상대적으로 큰 열질량을 갖고 온도 센서(644)의 정확한 판독이 형성될 때까지 시간을 요구한다. 도 7은 본 발명 애플리케이터의 또 다른 실시예의 개략적인 도면이다. 온도 센서(644)는 전극에 비해 작은 열질량을 갖는 스프링-장착 프로브(704) 내에 위치되고 대상 피부(212)에서 미끄럼 이동에 적응된다. 치료되는 피부 부위의 크기에 따라서, 하나 이상의 프로브(704)가 있을 수 있고 각 프로브(704)는 온도 센서(644)를 포함한다. 온도 센서를 판독하는 처리는 전술한 처리 방식과 유사하며 피부 온도 변화의 레이트를 한정하거나, 사용자에게 극단의 온도 값을 통지하거나 알려주는 것이다. 각각 온도 센서(644)를 포함하는 다수의 프로브(704)의 사용은 더욱 정확한 온도 측정과 온도 변화의 레이트 평가 및 균일 치료된 피부 부위 열적 프로파일 매핑을 가능하게 한다.
애플리케이터(704)의 전극(704)은 RF 에너지 인가에 충분한 얇은 금속층으로 코팅될 수 있으며, 이때 전극 자체는 플라스틱 또는 합성 재료로 제작될 수 있다. 플라스틱과 합성 재료는 저급한 열 전도체이며 이와 같은 전극에 위치한 온도 센서는 RF 에너지 정정을 위해서 요구되는 충분한 빠르기의 온도 판독을 가능하게 할 수 없으며 정확한 판독을 제공할 수 없을 것이다. 스프링-장착 프로브(712)에 위치한 온도 센서의 추가에 의해 플라스틱 전극을 가지고도 신속한 온도 모니터가 가능하게 된다. 이것은 전극 구성을 단순화하고 다음 피부 부위의 치료를 위해 필요한 곳에 전극(704)의 배치를 가능하게 하고, 다양한 피부 치료를 위해 적절한 전극의 모양의 변경을 가능하게 한다. 대안의 실시예에서, 상기 온도 센서는 고온계와 같은 광학 비접촉 센서가 될 수 있다.
RF 에너지를 인가하기 전에 피부에 커플링 젤을 도포하여 열 전달과 RF 에너지 커플링을 어느 정도 향상시키는 것은 관행이다. 따라서, 애플리케이터(700)는 젤 디스펜서(152)(도 1 및 도 2)와 유사하거나 상이한 선택적인 젤 디스펜서(752)를 포함할 수 있다. 젤 디스펜서(752)는 수동 또는 자동으로 동작될 수 있다. 상기 젤은 통상 피부의 저항보다 큰 전기 저항을 갖도록 선택된다. 실시예에 따라서는, 젤 용기는 제어 유닛(108)(도 1)에 내장될 수 있고 펌프(도시되지 않음)의 도움으로 치료되는 피부에 공급될 수 있다.
도 8은 본 발명 애플리케이터의 추가 실시예의 개략적인 도면이다. 애플리케이터(800)는 전극(808) 사이에 위치한 광 방사원(804)을 포함하고 상기 광 방사원은 적어도 전극(808) 사이에 위치한 피부의 부위를 조사한다. 상기 광 방사원은 백열등, 적색광 또는 적외선의 방사에 최적화 또는 도료 처리된 램프, 상기 광 방사선을 피부로 향하게 하는 반사경(820), LED 및 레이저 다이오드를 포함하는 그룹에서 하나가 될 수 있다. 램프에 의해 방출된 광 방사선의 스펙트럼은 400 ~ 2400 nm 범위에 있으며 상기 방출된 광 에너지는 100 mW ~ 200 W 범위에 있다. 원하는 방사선 파장을 전송하기 위해 적색 광 방사선 및 적외광 방사선을 전송하는 광 필터(812)가 선택될 수 있다. 필터(812)는 피부와 램프 사이에 위치되고 하나 이상의 전극(808)을 위한 설치대로서 기능한다. 반사경(820)는 램프(804)에 의해 방출된 광 방사선을 수집하여 치료되는 피부 부위로 향하게 한다. LED가 광 방사원으로서 사용될 때, 그 파장은 원하는 치료를 제공하여 특수한 필터의 필요를 제거하도록 선택될 것이다. 다수 파장 방출기를 갖는 단일 LED가 사용될 수도 있다.
광 방사원(804)의 동작은 RF 에너지 유도된 전류에 의해 발생된 원하는 피부 효과를 강화한다. 전술한 모든 전극 구조체, 영상 및 음성 신호 표시기는 필요한 변경을 가하여 애플리케이터(800)의 각 요소에 적용 가능하다. 하나 이상의 전극(808) 또는 프로브(708)(도 7A)와 유사한 프로브에 온도 센서(828)가 위치할 수 있다. 젤 디스펜서(152)(도 1 및 2)에 유사하고 수동 또는 자동 동작되는 젤 디스펜서(830)가 애플리케이터(800)의 일부가 될 수도 있다.
도 9는 돌출 형성된 피부의 부위에 초음파 에너지를 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 4 실시예의 개략적인 실시예를 도시한다. 초음파 에너지는 피부를 가열하는 에너지의 다른 형태이다. 상기 초음파 에너지는 애플리케이터(900)의 도움으로 대상 피부에 인가되며, 애플리케이터는 치료되는 피부 부위(912)의 온도를 제공하도록 구성된 하나 이상의 온도 프로브(908)와 종래의 초음파 트랜스듀서(904)를 포함할 수 있다. 트랜스듀서(904)는 굽은 또는 평평한 형상으로 피부 위에서 이동이 편리하게 구성될 수 있다. 라인(916)은 초음파 에너지/파동에 의해 가열된 피부 볼륨(912)을 개략적으로 도시한다.
도 10은 피부 부위에 초음파 에너지와 광 방사선을 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 5 실시예를 개략적으로 도시한다. 상기 초음파 에너지는 애플리케이터(1000)에 의해 대상 피부(1012)에 인가되며, 상기 애플리케이터는 위상 어레이 초음파 트랜스듀서(1004), 치료되는 피부 부위(1012)의 온도를 제공하는 하나 이상의 온도 프로브(1008), 및 하나 이상의 광 방사원(1016)을 포함할 수 있다. 트랜스듀서(1004)를 구성하는 개별 소자들(1020)은 원하는 순서로 정렬되고 초음파 에너지(1024)를 방출하여 원하는 깊이의 피부 부위(1020)을 가열한다. 광 방사원(1016)은 초음파에 의해 치료되는 동일한 피부 부위(1012)를 조사하여 원하는 피부 효과의 생성을 촉진하도록 구성된다.
도 11은 피부의 부위에 RF 에너지, 초음파 에너지, 및 광 방사선을 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 6 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 11은 피부의 부위(1112)에 에너지를 인가하는 애플리케이터(1100)의 평면도이다. 애플리케이터(1100)는 피부(1112)에 초음파 에너지를 커플링하는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서(1120), 하나 이상의 RF 에너지 공급 전극(1124), 및 하나 이상의 광 방사원(1128)을 포함할 수 있다. 애플리케이터(1100)는 추가로 전술한 온도 프로브와 유사한 하나 이상의 온도 프로브(1116)를 포함할 수 있다. 초음파 트랜스듀서(1120)는 가능한 큰 피부의 부위(1112)를 커버하도록 구성된다. RF 에너지 공급 전극(1124)은 초음파 에너지의 진행 방향에 수직인 방향으로 피부 가열 전류를 제공하도록 배열될 수 있다. 피부(1112)와 전극(1124)의 단단한 접촉 여부는 예컨대 피부 임피던스를 측정함으로써 검출될 수 있다. 피부(1112)와 초음파 트랜스듀서(1120)의 단단한 접촉은 피부(1112)로부터 반사된 초음파 에너지의 파워를 측정함으로써 검출될 수 있다.
도 12는 돌출 형성된 피부 부위에 RF 에너지, 초음파 에너지, 및 광 방사선을 인가하는 본 발명 애플리케이터의 제 8 실시예를 개략적으로 도시한다. 애플리케이터(1200)는 내부 세그먼트(1204)를 갖는 종 모양 케이스이며 하나 이상의 초음파 트랜스듀서(1208), 하나 이상의 RF 에너지 공급 전극(1212) 및 선택적으로 하나 이상의 광 방사원(1216)을 포함한다. 애플리케이터(1200)의 내부 세그먼트(1204)에는 진공 펌프(1220)가 연결되어 있다. 애플리케이터(1200)가 피부(1224)에 적용될 때, 내부 세그먼트(1204)는 기밀하게 폐쇄된다. 진공 펌프(1220)의 동작은 내부 세그먼트(1204)로부터 공기를 배출한다. 내부 세그먼트(1204) 내의 음압은 피부(1224)를 내부 세그먼트(1204) 내부로 끌어들여 피부 돌출부(1228)를 형성한다. 피부 돌출부(1228)가 성장함에 따라, 그것은 내부 세그먼트(1204)의 더 큰 체적을 차지하고, 상기 내부 세그먼트 내부로 균일하게 확장한다. 상기 돌출부 확장에 의해 피부(1224)와 전극(1212)의 단단한 접촉이 가능해진다. 피부 돌출부(1228)와 전극(1212) 사이의 단단한 접촉이 형성되는 경우, RF 에너지가 피부 돌출부(1228)에 공급된다. 피부(1224)와 전극(1212)의 단단한 접촉 여부는 전술한 바와 같이 예컨대 피부 돌출부(1224) 임피던스를 측정함으로써 검출될 수 있다.
애플리케이터(1200)는 추가로 초음파 에너지를 피부 돌출부(1224)에 인가하는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서(1208)를 포함한다. 초음파 트랜스듀서(1208)는 종래의 트랜스듀서이거나 위상 어레이 트랜스듀서가 될 수 있다.
애플리케이터(1200)와 전술한 다른 애플리케이터는 피부 및 전극의 냉각을 지원하는 추가 장치, 보조 제어회로, 배선, 및 설명의 편의상 도시되지 않은 배관을 포함할 수 있다. 열-전기 냉각기 또는 냉매가 냉각을 위해 사용될 수 있다. 냉매 펌프는 공통 제어 유닛 하우징 내에 배치될 수 있다.
피부 치료 과정으로서, 사용자는 애플리케이터를 피부의 부위에 적용하고, 하나 이상의 피부 가열 에너지 소스를 작동시켜 에너지를 피부에 인가한다. 예를 들면, 피부에 RF 에너지 또는 초음파 에너지를 인가하거나, 피부에 광 방사선을 조사한다. RF 에너지는 피부와 상호작용을 통해 피부 내에 전류를 유도하고 적어도 전극 사이에 위치한 피부 부위를 가열한다. 상기 가열은 피부에 원하는 효과를 생성하며, 상기 효과는 주름 제거, 제모, 콜라겐 수축 또는 파괴, 및 다른 피부 미용 치료가 될 수 있다. 피부에 대한 RF 에너지의 커플링을 향상시키기 위해, 치료되는 피부 부위는 통상 피부보다 더 큰 저항을 갖는 적당한 젤 층에 의해 먼저 코팅된다.
초음파 에너지는 피부 세포의 기계적 진동을 초래한다. 진동하는 셀 사이의 마찰은 트랜스듀서 사이에 위치한 피부 체적을 가열하여 원하는 치료 효과를 가능하게 하며, 상기 효과는 체형 관리, 피부 타이트닝 및 재생, 콜라겐 치료, 주름 제거 및 다른 미용상 피부 치료 효과가 될 수 있다.
적당한 파장의 광 방사선을 피부에 적용하면 피부 온도의 증가를 초래하며, 이는 피부가 광 방사선의 적어도 일부를 흡수하기 때문이다. 상기 언급한 피부 가열 에너지의 각각은 원하는 피부 효과를 얻기 위해 단독으로 또는 임의의 조합으로 피부에 인가될 수 있다.
피부 치료를 위해 사용자 또는 조작자는 애플리케이터를 피부 위에서 지속적으로 이동한다. 사용자가 애플리케이터를 필요한 또는 적당한 속도보다 낮은 속도로 이동하는 경우, 오디오 신호 표시기는 사용자의 주의를 경고하여 잠재적인 피부 화상을 방지한다. 온도 센서는 지속적으로 온도를 측정하고 온도 증가율 또는 변화율이 너무 빠르거나 측정된 절대 온도가 소정의 한계를 초과하는 경우 RF 에너지 공급을 중단한다. 사용자가 필요한 또는 적당한 속도보다 빠른 속도로 애플리케이터를 이동하는 경우, 온도 변화율은 필요한 것보다 더 느리다. 영상신호 표시기는 사용자 주의를 경고하여 불량 치료되거나 미흡하게 치료된 피부 부위의 형성을 방지한다. 이것은 피부 치료의 적당한 효능을 유지한다.
애플리케이터는 피부에 커플링되는 RF 에너지를 자동으로 변경하도록 설정될 수 있다. 이와 같은 동작 모드에서, 애플리케이터가 거의 일정한 속도로 이동되는 경우, 온도 변화율에 기초한 컨트롤러는 피부에 커플링되는 RF 에너지의 값 또는 크기를 자동으로 조절한다. 예를 들면, 높은 온도 변화율에서 피부에 커플링되는 RF 에너지의 크기는 애플리케이터 이동 속도에 적응되어 감소될 것이다. 낮은 온도 변화율에서, 피부에 커플링된 RF 에너지의 크기는 애플리케이터 이동 속도에 부합하도록 증가될 것이다. 사용자 또는 조작자는 전술한 바와 같은 방식으로 동시에 경고를 받는다. 이 동작 모드는 또한 피부 치료의 적당한 효능을 유지한다.
지금까지 다수의 실시예가 설명되었다. 그렇지만, 본 발명 방법의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 다른 실시예들은 첨부되는 특허청구범위 내에 포함된다.

Claims (59)

  1. 애플리케이터를 피부와 접촉시키고 상기 피부에 대하여 상기 애플리케이터를 이동시킴으로써 상기 대상 피부에 1개 이상 종류의 피부 가열 에너지를 안전하게 인가하는 애플리케이터에 있어서,
    안전한 레벨의 피부 가열 에너지를 상기 피부에 인가하는 1개 이상의 RF 전극(140, 208);
    스프링-장착 프로브(704) 내에 위치되고 상기 대상 피부(212)에 대하여 미끄럼 이동에 적응되고 피부 온도의 표시를 제공하는 온도 센서(214, 644, 828, 908, 1008); 및
    상기 피부 온도를 피부 온도 변화율로 변환하는 메커니즘을 포함하고,
    상기 피부 온도 변화율 측정에 대한 전극-피부 열 접촉 영향은 연속 임피던스 모니터링에 의해 제거되는, 애플리케이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피부 가열 에너지의 소스는 상기 피부에 광 방사선을 조사하는 광 방사선 소스, 및 상기 피부에 초음파 에너지를 인가하는 1개 이상의 초음파 트랜스듀서(904, 1004, 1208)를 채용하는 초음파 에너지 소스로 구성된 그룹의 하나 이상을 더 포함하는, 애플리케이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1개 이상의 전극은 열 전도성 금속, 금속 코팅된 플라스틱 또는 합성 재료로 만들어진 길쭉하고 굽은 형체를 가진 고체(solid) 전극, 연성(flexible) 전극, 및 중공(hollow) 전극으로 구성된 그룹의 하나인 분리할 수 있는 전극인, 애플리케이터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서(904, 1004, 1208)는 종래의 초음파 트랜스듀서 및 위상 어레이 트랜스듀서로 구성된 그룹의 하나인, 애플리케이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서(214, 644, 828, 908, 1008)는 더미스터(thermistor), 열전쌍(thermocouple), 저항 온도 검출기(resistance temperature detector), 및 고온계(pyrometer)로 구성된 그룹의 하나이고,
    상기 온도 센서에는 적어도 온도 프로브 및 RF 전극으로 구성된 그룹의 1개 이상이 제공되는, 애플리케이터.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 방사선 소스는 백열등, 적색 및 적외 방사선의 방사에 사용되는 램프 및 반사체, IPL(Intense Pulse Light) 소스, LED, 및 레이저 다이오드로 구성된 그룹의 하나인, 애플리케이터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    영상신호 표시기(144) 및 음성신호 표시기(168)를 추가로 포함하고,
    상기 영상신호 표시기(144)는 애플리케이터 이동 속도가 미리 결정된 이동 속도보다 더 빠른 것을 표시하고,
    상기 음성신호 표시기(168)는 상기 애플리케이터 이동 속도가 상기 미리 결정된 애플리케이터 이동 속도보다 더 느린 것을 알려주는, 애플리케이터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상신호 표시기(144)는 상기 피부 가열 에너지 레벨이 필요한 것보다 더 낮은 것을 표시하고,
    상기 음성신호 표시기(168)는 상기 피부 가열 에너지 레벨이 필요한 것보다 더 높은 것을 알려주는, 애플리케이터.
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