KR102051079B1 - 피부 조직의 극저온 처리를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

미용 방법과 장치는 피부에서 밝거나 감소된 침착 색소의 외관을 생성하기 위해 상기 피부 표면에 근접하게 피부 조직의 냉각 및/또는 냉동을 제공할 수 있도록 제공된다. 상기 피부는 폭이 적어도 3㎝인 냉각된 표면을 사용하여 약 1분 또는 1분미만의 시간 동안 -5℃ 미만의 온도로 냉각될 수 있다. 냉각 구조는 처리되는 상기 피부 조직으로부터 제어되는 열 제거를 제공하기 위해 제공될 수 있다. 센서는 상기 냉각된 표면들에 근접한 조직의 냉동을 검출하기 위해 선택적으로 제공될 수 있다.

Description

피부 조직의 극저온 처리를 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for cryogenic treatment of skin tissue}
본 출원은 2011년 11월 16일자로 출원된 미국 가출원 61/560,632의 우선권을 주장하는 것으로서, 이들 출원의 내용들은 참고로서 여기에 포함된다.
본 발명은 피부의 외관을 개선하기 위한 미용 방법 및 장치에 관한 것이다. 특별히, 본 발명은, 예를 들어 피부의 외관을 밝게 하기 위하는 것처럼, 색소침착에 영향을 주기위하여 피부조직을 냉각 및/또는 냉동하기 위하여 각색된 방법 및 장치의 실시예에 관한 것이다.
피부조직과 같은 생체조직의 제어된 냉동은 다양한 영향을 초래한다. 통상적인 저온탐침과 같은, 일부 조직 냉동 절차와 장치들은 심한 조직의 냉동을 초래하고 세포손상을 일으킨다. 적당한 정도의 냉동은, 피부 색소침착의 표출에 영향을 미치는 것과 같은, 특별한 효과가 있다는 것이 관측되었다.
피부의 외관을 밝게 할 수 있거나 그렇지 않으면 피부의 색소침착에 대해 제어가 가능한 방법으로 영향을 줄 수 있는 미용제품에 대한 수요가 있다. 예를 들어, 미용적인 이유로 일반적인 외모를 변화하기 위하여 피부 부위의 전체적인 살결 또는 색상을 밝게 하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 피부 내에 있는 과다한 지역적 색소량으로부터 기인될 수 있는, 큰 주근깨, 밀크커피색 반점, 기미, 또는 눈 밑의 다크서클과 같은, 피부의 특정 과다색소침착 부위를 밝게 하는 것이 미용적인 이유로 또한 바람직할 수 있다.과다색소침착은 자외선 노출, 노화, 스트레스, 정신적 외상, 염증 등과 같은 다양한 인자들로부터 초래될 수 있다. 이러한 인자들은 과다색소침착 부위를 형성할 수 있는 멜라노사이트에 의해 피부 내에 과다한 멜라닌 또는 멜라노제네시스(melanogenesis)의 생성으로 이어질 수 있다. 이러한 과다색소침착 부위는 통상적으로 표피(epidermis) 내에 있다; 그러나, 그것들은 또한 진피(dermis) 내에 저장된 과다한 멜라닌에 기인될 수 있다. 검버섯을 밝게 하고 이와 같은 과다색소침착의 영향을 감소시킨다고 주장하는 많은 국소용 제제들이 시판되고 있다. 그러나 이들 미용 제제들의 효과는 의심스러울 수 있다.
피부조직의 색소침착감소는, 저온수술 과정에서 일어날 수 있는 바와 같이, 조직의 일시적인 냉각 또는 냉동에 반응하는 부작용으로 관측되었다. 피부의 냉각 또는 냉동 후의 침착색소의 소실은 멜라노솜 생산의 감소, 멜라노사이트의 파괴, 또는 표피층의 하부 영역에 있는 케라티노사이트로의 멜라노솜의 전이불가에 기인할 수 있다. 결과로 초래되는 색소침착감소는 오래가거나 영구적일 수 있다. 또한 이러한 몇몇 냉각 절차는 피부조직의 과다색소침착 부위를 생성할 수 있다는 것이 관측되었다.
이에 부응하여, 이상에 설명한 결함들 또는 문제들의 적어도 일부를 다루거나/또는 극복할 수 있고 피부조직을 점진적으로 밝게 할 수 있는, 피부 또는 다른 조직을 제어된 방법으로 냉동시킬 수 있는 예시적 방법 및 장치를 제공할 필요가 있을 수 있다.
이곳에 설명된 실시예들은 미용 방법 및 장치와 관련이 있다. 이곳에 개시된 특징들과 실시예들의 다른 조합으로부터, 비록 이러한 조합들을 모두 구체적으로 설명할 수 없지만, 시너지 효과가 일어날 수 있다. 또한, 방법에 관한 본 발명의 모든 실시예들은 설명된 단계들의 순서대로 수행될 수 있다, 그럼에도 불구하고 이것이 본 방법의 단계들의 유일하고 필수적인 순서일 필요는 없다는 점에 주목해야 할 것이다. 본 방법단계들의 모든 다른 순서들과 조합들이 이곳에 설명된다.
본 발명의 실시예들은, 극저온 기법들을 사용하여 피부 부위의 전반적인 색소침착을 경감시킬 수 있는, 피부조직의 제어된 냉각 및 냉동을 위한 비-침습 방법들과 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에서, 피부 외관을 밝게 하기 위하여 피부의 넓고 연속적인 부위를 냉각 또는 냉동하기 위한 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따라서, 본 장치는, 예를들어, 바람직하게는 피부조직의 열발산도 보다 적어도 10배의 큰 열발산도를 가진 재료의 적어도 일부로 형성되는, 냉각 판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 판은, 황동, 금, 은, 알루미늄, 또는 이와 같은 것, 다이아몬드 또는 다이아몬드상 카본, 냉동 재료, 또는 다이아몬드와 같은 높은 열발산도를 가진 기타 재료와 같은, 금속 또는 합금의 적어도 일부로 만들어 질 수 있다. 상기 판의 바닥 표면은, 피부의 넓은 부위의 균일한 처리가 용이하도록 약 3㎝ 이상, 또는 약 5㎝ 이상의 직경 또는 폭을 가진 피부 부위의 표면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 바닥 또는 피부접촉표면을 따르는 상기 판의 폭은, 예를 들어, 약 20㎝, 15㎝, 10㎝, 8㎝, 또는 5㎝ 미만일 수 있다. 이러한 치수는 합리적인 시간에 피부의 넓은 부위를 처리하기에 충분히 큰 반면에 정확한 온도와 공정제어를 용이하게 하고 및/또는 피부표면의 모양에 잘 부합시키기 위하여 충분히 작은 것일 수 있다.
장치의 취급과 위치를 용이하게 하기 위하여 장치에 절연된 손잡이 또는 덮개를 구비할 수 있다. 예시의 장치는 판이 영하의 온도로 냉각되도록 냉동고에 보관될 수 있으며, 그런 다음에 판의 바닥표면이 처리하려고 하는 피부 부위에 접촉되도록 위치시킨다.
본 발명의 더 구체적인 실시예에서, 장치 내에 냉각 구조가 구비될 수 있다. 냉각 구조는, 예를 들어, 냉각 판과 열 접촉에 제공되는 저장기를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 냉각 판 내에 하나 또는 그 이상의 저장기가 형성될 수 있다. 냉매 또는 식염수와 같은 열흡수 매체, 물-알코올 혼합체, 물-글리콜 혼합체, 또는 이와 같은 것들이 판을 냉각시키기 위하여 저장기 내에 구비된다. 선택적으로, 냉각된 냉매가 판을 계속 냉각시키기 위하여 저장기 및/또는 저장기 내에 형성된 하나 또는 그 이상의 배관을 통해 순환될 수 있다. 저장 구조는 냉각 판이 피부와 접촉하고 있는 동안 냉각 판의 특정온도를 제어 및/또는 유지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 판을 냉각시키기 위하여 판과의 열적 접촉에 펠티에소자 또는 기타 냉각 소자 또는 소스를 구비할 수 있다. 특정 실시에 있어서, 냉각 판은 생략될 수 있으며, 냉각 장치의 바닥표면이 피부표면에 직접 위치되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 한 구체적 실시예에서, 피부조직에 색소침착감소를 가져오기 위한 미용 방법이 제공될 수 있다. 한 실시예에서, 국소화된 색소침착감소 효과를 유도하기 위하여 피부 부위를 냉각 및/또는 냉동하는 것을 포함하는, 피부의 외관을 밝게 하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 1회 이상 피부의 특정 부위를 처리함으로써 더욱 밝게 할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 구체적 실시예에서, 미용 방법은 색소침착감소 효과를 제공할 수 있는 적어도 기저층 깊이까지, 예를 들어, 적어도 대략 표피-진피 접합부의 깊이까지 피부조직 부위를 냉동하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 냉동은 바람직하게는 피부 표면을 찬 물체, 예를 들어, 대략 -5℃ 또는 그 이하의 온도, 예를 들어, -7℃ 및 -10℃ 사이의 온도에서 제공되는 냉각 판, 또는 냉각 시스템의 일부분, 또는 장치와 접촉시킴으로써 얻을 수 있다. 어떤 실시에서, 대략 -15℃ 내지 -20℃ 만큼 낮은 온도가 사용될 수 있다. 국소적 조직 냉동이 시작된 후 찬 물체가 피부표면과 접촉된 기간에 상응하는 냉각 또는 처리 시간은 약 2분미만, 또는 찬 물체의 온도가 -7℃ 및 -10℃ 사이일 경우에 바람직하게는 약 1분미만, 예를 들어, 대략 30초와 1분 사이일 수 있다. 찬 물체가 더 낮은 온도에서 제공될 경우에는 더 짧은 냉각 시간, 예를 들어, 30초미만 또는 찬 물체의 온도가 -15℃ 내지 -20℃ 사이인 경우에는 15초미만도 사용될 수 있다. 이러한 온도와 시간은 다수의 피부 부위들을 쉽게 순차적으로 냉각시키게 충분히 빠르면서도 피부조직에 색소침착감소 반응을 유도할 수 있다. 최소 치수, 최대 치수, 및 냉각 시간 및 온도에 관한 상기 특징들은 당업자에 의해 본 발명의 개시된 내용으로부터 벗어나지 않고 임의로 조합될 수 있다.
예를 들어, 냉각 판 또는 장치가 피부 표면과 접촉된 상태로 있는 동안에 냉각판 또는 장치의 온도를 제어하기 위하여, 접촉된/냉각된 조직의 국소 온도를 검출하기 위하여, 및/또는 피부조직의 국소 냉각을 검출하기 위하여 하나 또는 그 이상의 온도 및/또는 광센서, 또는 센서의 다른 형태가 제공될 수 있다.
처리 시간은, 예를 들어, 국소 조직의 냉동이 시작된 후 찬 물체와 피부표면 사이의 접촉시간의 기간처럼, 냉각의 개시를 기준으로 결정될 수 있다. 온도는 접촉센서, 비접촉센서, 또는 모두를 사용하여 측정될 수 있다. 가열 구조는 특정 처리 시간이 경과된 후에 냉동된 조직을 덥히기 위하여 선택적으로 제공될 수 있다. 피드백 신호는 원하지 않거나 또는 과다한 냉각을 피하도록 생성되어 냉각 장치로 보내진다. 즉, 피드백 제어는 처리를 받고 있는 사람에 대하여 어떠한 위험이나 또는 리스크가 없는 안전한 처리 절차를 보장하기 위하여 제공될 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따라서, 이러한 냉각 개시 시점에서 조직의 냉동을 검출하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 온도 제어 및/또는 피드백, 광검출, 및/또는 전기적 측정 및/또는 피부조직의 기계적 임피던스를 포함할 수 있는 이러한 냉각 검출에 대해 이하에서 더욱 자세히 설명할 것이다.
여기에 설명된 미용 방법은 실험을 거친 것이며, 미용실 또는 기타 장소에서 실시될 수 있는 안전하고 일상적인 절차임을 주목해야 할 것이다. 예시의 방법은 비침습적 방법일 수 있다. 더욱이, 예시의 방법은 비침습적이므로 안전하며, 심각한 건강의 리스크를 제공하지 않으며, 실시를 위하여 직업적인 의료 전문가를 필요로 하지 않는다. 여기에 설명하는 예시의 방법의 실시예들을 수행하기 위하여 어떤 임상의도 필요로 하지 않으며, 상기 미용 방법으로 처리 받는 사람에게 전혀 건강상 리스크를 기치지 않는 것이 이하 설명을 통해 분명하게 될 것이다.
이들 및 기타 목적, 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부된 특허 청구범위를 참조하여 이하 본 발명의 실시예의 세부적인 설명을 읽음으로써 분명해 질 것이다.
본 예시적 방법은 탈색된 부위를 형성함으로써 처리되는 피부 부위를 점진적으로 밝게 할 수 있다. 부위를 더욱 밝게 하기 위하여 여러 차례 처리할 수 있다. 여기에 설명된 예시의 방법들 및 장치는 또한 냉동된 조직의 작은 부위에서 반응을 자극함으로써 피부의 일반적인 외관을 개선할 수 있다.
본 발명의 구체적인 목적, 특징 및 이점은 도시된 실시예, 결과 및/또는 본 발명의 실시예의 특징을 보여주는 첨부된 도면을 참조하여 이하 세부 설명으로부터 분명해 질 것이며, 여기에서:
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 극저온으로 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 제1 예시적 장치의 측면도이며;
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 극저온으로 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 제2 예시적 장치의 측단면도이며;
도 3A는 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 냉각 판의 제1 예시적 구성의 저면도이며;
도 3B는 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 냉각 판의 제2 예시적 구성의 저면도이며;
도 3C는 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 냉각 판의 제3 예시적 구성의 저면도이며;
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 극저온으로 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 제3 예시적 장치의 측단면도이며;
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 극저온으로 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 제4 예시적 장치의 측단면도이며;
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 극저온으로 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 제5 예시적 장치의 측단면도이며;
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 피부조직에 극저온으로 색소침착감소를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 제6 예시적 장치의 측단면도이며;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 장치로 생성된 예시적 데이터 그래프이며, 그래프는 살아 있는 돼지 피부 부위가 냉각되고 피부의 국소적 냉동이 시작될 때에 측정된 표면온도와 광학적 반사 양측의 변화를 보여준다.
달리 명시되지 않는 한, 특징, 요소, 부품, 또는 도시된 실시예의 부분 등을 표시하기 위하여 모든 도면에서 동일한 참조번호와 문자들이 사용된다. 따라서 유사한 특징들은, 달리 명확히 명시되지 않는 한, 다른 실시예들 간에 특징들의 교환이 있을 수 있다는 것을 당업자에게 시사하는 동일한 참조번호에 의해 설명될 수 있다. 더욱이, 지금 도면을 참조하여 본 발명을 세부적으로 설명하는 동안 도식적인 실시예들과 연계하여 설명할 것이며 도면에 도시된 특정 실시예에 의하여 한정되지 않는다. 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 본 발명의 진정한 범위와 사상으로부터 벗어나지 않고 변경과 수정이 설명된 실시예에 대하여 이루어 질 수 있도록 의도되었다.
본 발명의 한 실시예에 따라, 제어가능하고 비침습적으로 피부조직 부위를 냉동하기 위하여 냉동요법-기반 처리방법이 사용될 수 있다. 이와 같은 냉동은 피부의 전반적인 외관을 밝게 할 수 있으며, 또는 과다한 색소침착을 가진 어떤 피부 부위의 전반적인 짙은 색상을 감소시킬 수 있다. 피부 부위를 찬 물체와 접촉시키는 것은 피부 아래에 색소의 형성 및/또는 표출을 방지할 수 있다. 이 효과는 처리되는 부위를 장기적으로 또는 영구적으로 밝게 할 수 있다.
도 1은 제어가능하게 피부를 냉동하기 위한, 즉, 본 발명의 실시예에 따라서 피부조직에 색소침착감소를 형성하기 위한, 하나의 예시적 장치 100을 묘사한다. 본 예시적 장치 100은 냉각 구조 120에 부착된 접촉 판 110을 포함할 수 있다. 판 110은 냉각 구조 120과 열적으로 소통되도록 제공될 수 있다. 어떤 실시예에서, 판 110 및 냉각 구조 120은 단일 재료의 적어도 일부로 형성될 수 있다. 플라스틱과 같은 절연재료로 형성될 수 있는 선택적인 손잡이 130은 본 장치 100의 취급과 위치를 용이하게 하기 위하여 냉각 구조 120에 부착될 수 있다. 도 1에 보여준 장치 100은 반드시 일정한 비례로 그려지지 않는다. 예를 들어, 냉각 구조 120 및 판 110의 일반적인 치수는 도 1에 도시된 비례로 한정되지 않는다. 한 실시예에서, 냉각 구조 120은 측면 치수에 비해 상부에서 바닥까지가 상대적으로 두꺼운 기판으로 제공될 수 있으며, 어떤 실시예에서 판 110보다 훨씬 두꺼울 수 있다.
판 110은 금속 또는 금속 합금, 또는 높은 열발산도를 가진, 예를 들어, 이들의 열적 물성치 값이 피부조직에 대응하는 값보다 큰, 다른 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 판 110은 황동, 구리, 은, 알루미늄, 그래파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, 통상적인 접촉 저온탐침에 사용되는 기타 재료, 또는 이들의 조합으로부터 만들 수 있다. 냉각 구조 120은 동일 재료 또는 유사한 열적 물성치를 가진 기타 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 판 110은 피부조직보다 훨씬 높은 열전도도를 가진 재료로부터 형성될 수 있으며, 냉각 판 110에 의해 접촉된 조직의 부분으로부터 열을 쉽게 추출하는 데 사용될 수 있다. 구체적으로, 피부조직보다 열발산도가 매우 높은, 예를 들어, 피부의 열발산도의 적어도 10배, 재료는 찬 온도에서 유지될 수 있으며, 냉각 판 110에 의해 접촉된 조직의 일부로부터 열을 추출할 수 있다.
판 110의 바닥표면은 장치 100이 처리하고자 하는 피부 부위 위에 위치되었을 때 피부조직과의 양호한 열접촉을 제공하기 위하여 거의 평평하거나 그리고/또는 약간 둥글 수 있다. 판 110은 피부 부위의 표면에 접촉하기 위하여 설정된 넓은 폭 또는 직경, 예를 들어, 피부의 넓은 부위를 처리하기에 용이하도록 약 3㎝ 보다 크거나 또는 약 5㎝ 보다 큰 직경 또는 폭을 가질 수 있다. 피부 표면과 접촉하기 위하여 설정된 판 110의 표면의 최대 치수는, 예를 들어, 약 20㎝, 15㎝, 10㎝, 8㎝, 5㎝, 3㎝, 즉, 대략 3㎝와 20㎝ 사이일 수 있다. 이와 같은 치수는 정확한 온도 및 공정의 제어를 용이하게 하고 및/또는 피부표면의 모양에 더 잘 부합되게 하면서도 피부의 더 넓은 부위에 대한 처리를 신속하게 할 수 있다.
판 110은 동, 은, 또는 알루미늄 같은 금속으로 형성될 수 있다. 판 110의 재료보다 더 높은 열발산도를 가진 다른 재료의 층 또는 코팅은 판 110의 바닥표면 상에 선택적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본은 매우 높은 열발산도를 가지며, 판 110의 바닥표면 상에 이들 재료 중 하나로 이루어진 층은 냉각 판 110과 처리하고자 하는 피부 사이의 열전도를 개선할 수 있다.
장치 100을 특정 온도로 냉각하기 위하여 저온환경이 제공될 수 있다. 예를 들어, 판 110과 냉각 구조 120을 특정온도로 냉각시키기 위하여 예시적 장치 100을 냉동고에 둘 수 있다. 대안으로, 판 110 및/또는 냉각 구조 120을 액체질소와 같은 냉매를 스프레이 함으로써, 또는 그것들을 냉각된 알코올 및 물의 용액 또는 저온 소금용액 같은 저온 욕조에 담금으로써 냉각 시킬 수 있다. 바람직하게는, 욕조는 설정된 온도로 유지될 수 있다. 냉각 후, 바로 판 110의 바닥표면을 설정된 시간동안 밝게 하고자 하는 피부 부위에 대해 압박할 수 있으며, 이는 피부조직의 일부를 국소적으로 냉각 및/또는 냉동시킬 수 있다. 예를 들어, 판 110 및 냉각 구조 120은 바람직하게 적어도 -5℃ 또는 그 이하, 즉, -5℃ 또는 -7℃ 사이 및 -10℃, 또는 -15℃ 내지 -20℃까지도 차게 냉각시킬 수 있으며, 그리하여 판 110은 장치 100이 피부 표면과 접촉되었을 때 피부조직을 충분히 냉각시키고 피부조직의 적어도 일부를 냉동시킬 수 있으며, 이는 또한 색소침착감소 반응을 생성할 수 있다.
구체적인 실시예에서, 장치 100 및 냉장고와 같은 전술된 저온 환경, 냉각된 용액 또는 슬러시를 담은 저온 욕조, 저온 액체 또는 기체가 순환되는 도관, 또는 이와 같은 것을 포함하는 피부 냉동 시스템을 제공할 수 있다. 저온 환경은 장치 100을 특정 온도로 냉각 또는 예비냉각 시키기 위하여 설정될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 이와 같은 저온 환경 및 여기에 설명된 임의의 예시적 장치들을 포함하는 시스템을 제공할 수 있으며, 여기서 저온 환경은 이와 같은 장치의 적어도 일부를 냉각 또는 예비냉각 시키기 위하여 설정된다.
도 2에 있는 구체적인 실시예에서, 장치 200이 제공될 수 있으며, 여기서 장치 200의 냉각 구조 120은 냉매 220이 들어있는 속이 빈 저장기 210을 포함할 수 있다. 냉매 220은, 예를 들어, 0℃ 이하에서 동결되는 재료일 수 있다. 이와 같은 냉매 220은, 저장기 210 내에서 동결될 경우, 냉각 구조 120 및/또는 판 110을 확장된 시간 주기 동안 더 낮은 온도에서 냉각을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예에서, 냉매 220은 그것이 특정 온도에서 또는 온도범위에서, 예를 들어, 적어도 약 -5℃의 추위에서, 즉, 약 -7℃ 내지 -10℃, 또는 선택적으로 약 -15℃ 내지 -20℃ 정도의 추위에서 고체-액체 상변화를 나타내도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 예시적 장치 200이 상변화 온도 또는 온도범위(만약 초기에 온도가 더 낮았었다면)로 데워질 경우에, 냉매 220은 냉각 구조 120 및/또는 판 110의 온도를 대략적으로 상변화 온도 또는 확장된 시간 주기 동안 (즉, 판 110과 처리되는 피부조직 사이의 더 긴 접촉 주기 동안, 또는 처리되는 피부의 다수 부위에 장치 200이 인가되는 동안) 특정 상변화 온도범위 내에서 유지할 수 있다. 피부조직으로부터 추출된 열은 판 110 및 냉각 도구 120을 통하여 냉매 220으로 전도될 수 있으며, 이는 냉매 220 내에서 상변화가 진행되면서 비교적 일정한 온도에서 열을 흡수할 수 있다. 이 예시적 구조는 장치 200에 의해 제공된 온도차가 거의 일정하게 유지될 수 있기 때문에 판 110과 접촉하는 피부로부터의 열유동 속도의 예측 및 반복을 용이하게 한다. 이 실시예는 또한 특정 온도 또는 좁은 온도 범위 내에서, 즉, 약 -5℃ 또는 -7℃와 -10℃ 사이에서, 피부조직의 상부의 냉각 및/또는 냉동을 제공할 수 있다.
만약 판 110이 비교적 얇다면, 즉, 대략 수 ㎜, 피부조직과 냉각 구조 120 사이의 열전도는 개선될 수 있다. 이러한 얇은 판 110은 장치 200이 피부 표면과 접촉된 상태로 있을 때 표면 피부 온도를 냉각 구조 120의 찬 온도와 근접하게 유지하도록 한다. 여기에 설명된 다양한 실시예에서, 판 110은 (만약 있다면) 피부 표면과 냉각 구조 120 사이에 양호한 열적 소통을 제공하기 위하여 바람직하게 구성된다.
냉각 구조 120과 열적 소통 상태로 구비된 예시적 판 110의 저면도가 도 3A에 있다. 본 실시예에 있는 판 110은 대략으로 원형으로 제공될 수 있다. 도 3B에 도시된 더 구체적 실시예에서, 냉각 구조 120의 바닥에 구비된 판 110은 거의 정사각형 또는 직사각형 형태로 제공될 수 있다. 본 예시적 형태의 종횡비는 상이한 실시예에서 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 도 3B에 도시된 바와 같이 판 110은 거의 정사각형일 수 있으며, 또는 폭보다 길이가 긴 직사각형일 수 있다. 더 구체적 실시예에서, 도 3C에 도시된 바와 같이 판 110은 거의 육각형 형태로 제공될 수 있다. 도 3B 및 3C에 도시된 바와 같이, 판 110에 대한 정사각형, 직사각형 또는 육각형 형태는 피부조직의 인접한 부위 위에 순차적으로 장치 200을 위치시킴으로써 피부조직의 넓은 면적을 균일하게 커버할 수 있게 하며 따라서 그러한 처리 부위들이 거의 중첩됨이 없이 또는 전혀 중첩되지 않고 원하는 피부의 처리 면적 거의 전부가 장치 200에 의해 냉각되었다. 예를 들어, 피부의 특정부위에 부합하기 위하여 그리고 더 양호한 접촉과 더 효과적인 냉각을 위해 다른 판 형태들도 제공될 수 있다. 판 110의 아래 표면은 평면일 수 있으며, 혹은 냉각되는 피부 면적의 윤곽선에 보다 잘 일치시키기 위하여 만곡 또는 윤곽(즉, 볼록하거나 오목한)을 가질 수 있다.
예시적 장치 100, 200은 피부의 넓은 면적의 거의 균일한 처리를 용이하게 한다. 예를 들어, 장치 100, 200은 접촉 표면의 크기보다 넓은 면적을 처리하기 위하여 피부의 다수 인접부위에 순차적으로 인가될 수 있다. 판 110의 둘레 근처의 ‘모서리 전도 효과’는 판 둘레에 인접한 피부조직 부위에서의 냉각 또는 열 추출 정도에 있어 약간의 감소를 초래할 수 있다. 이러한 효과는, 피부 위에 장치 100, 200의 연이은 배치가 이들 부위들에 어느 정도 중첩된다면, 이러한 부위에서 과다한 냉각을 피하는데 도움이 될 수 있다.
냉각 구조 120 및 판 110의 크기는 처리하고자 하는 면적의 크기에 일부 근거하여 또한 선택될 수 있다. 예를 들어, 작은 면적의 탈색은 비교적 작은, 폭이 3㎝ 내지 5㎝ 정도인, 냉각 구조 120 및 판 110을 사용하여 얻을 수 있다. 더 큰 판 110(및 상응하여 더 큰 냉각 구조 120)은 한 번 인가로 더 넓은 피부면적을 처리하기 위하여, 그리고 인접한 피부처리면적에 대해 여러 차례 장치 100, 200의 배치가 요구되는 넓은 피부면적에 대한 전반적인 처리시간을 줄이기 위하여 제공될 수 있다.
도 3A 내지 3C에 대하여 위에 설명한 판 110과 관련된 크기와 형태들의 상이한 예시적 기하학적 특성들은 여기에 설명된 임의의 다양한 실시예와 함께 사용될 수 있다.
예시적 장치 100 또는 예시적 장치 200은, 예를 들어, 전체 장치를 냉동고에 넣거나 및/또는 그것을 다른 저온 재료 또는 환경에 노출시킴으로써 냉각될 수 있다. 판 110은 피부조직에 접촉 냉동을 유도할 수 있는 온도로 냉각시킬 수 있다. 냉각 구조 120은 또한 동일한 온도로 냉각시킬 수 있다. 냉각된 냉각 구조 120은 장치 100의 일부가 (예, 판 110의 하부표면) 피부조직과 접촉하고 있는 동안 냉각 또는 이에 가까운 온도에서 판 110을 유지하는 것을 도와줄 수 있는 열적 제거장치 또는 저장기를 구비할 수 있다.
본 발명의 한 구체적인 실시예에서, 예시적 장치 400은 도 4A에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 예시적 장치 400의 냉각 구조 120은 하나 또는 그 이상의 도관 또는 그곳을 통과하는 채널 420을 포함할 수 있다. 냉각된 냉매 또는 냉각 매체는 냉각 구조 120 및 판 110을 냉각시키기 위하여, 그리고 선택적으로 그들을 특정 온도에서 유지시키기 위하여 채널을 통해 순환될 수 있다. 냉매는 앞서 설명한 임의의 냉매, 즉, 소금용액, 물-알코올 혼합체, 물-글리콜 혼합체, 슬러시 또는 상변화 재료 등일 수 있다. 예를 들어, 통상적인 용액펌프(도시되지 않음)는 냉각 구조 120에 있는 채널 420을 통하여 냉매 또는 냉각 매체를 순환시키기 위하여 사용될 수 있다. 이와 같은 펌프는 장치 400으로부터 먼 곳에 위치될 수 있으며, 또는 어떤 실시예에서는 장치 400에 부착될 수 있다. 냉매는 또한 통상적인 기법을 사용하여 절연 및/또는 능동적으로 냉각될 수 있는 저장기(도시되지 않음) 내에 제공될 수 있다. 장치는, 예를 들어, 여기에 설명된 바와 같은 능동적 냉각 구조와 소통하도록 제공된 하나 또는 그 이상의 온도센서를 사용하여, 냉매의 특정 온도를 유지하기 위하여 구성된 열적 제어 구조를 더 포함할 수 있다. 냉매 저장기는 장치 400으로부터 먼 곳에 위치될 수 있다. 대안으로, 저장기는 구체적인 실시예에서 장치 400의 일부로 형성되거나 또는 그곳에 부착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체적 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 예시적 장치 500이 제공될 수 있다.
냉각 구조 120은 장치 500의 일부를, 예를 들어, 특정 온도로, 냉각시키기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 펠티에 소자 510을 포함할 수 있다. 펠티에 소자 510의 찬 측면은 판 110과 열 접촉점에 제공될 수 있다. 한 구체적 실시예에서, 판 110(또는 그것의 일부분)은 생략될 수 있는데, 그렇게 함으로써 펠티에 소자 510의 찬 측면이 직접 피부 표면과 접촉하도록 구성된다. 펠티에 소자 510에 전력을 공급하기 위한 전원은 장치 500의 일부로 제공될 수 있으며, 혹은 대안으로 외부 전원이 장치와 별도로 제공될 수 있다. 펠티에 소자 510의 상부 또는 따듯한 측면은 찬 물체와 접촉에 의하여, 공기 또는 다른 기체를 그것의 적어도 일부 위로 흐르게 하거나 또는 유도함으로써 및/또는 기타 통상적인 냉각 또는 환기 기법에 의하여 냉각될 수 있다.
온도센서 520은 냉각 구조 120 또는 판 110의 아래 부분의 중심부 쪽에 제공될 수 있다. 온도센서는, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 열전대 또는 서미스터 또는 그와 같은 것을 포함할 수 있다. 이러한 온도센서 510은 판 110에 가까운 장치 500의 온도를 나타내기 위하여 디스플레이 530과 연결될 수 있다. 디스플레이 530은, 도 5에 도시된 바와 같이, 장치 500 상부에, 혹은 장치 500으로부터 먼 곳에 제공될 수 있다. 온도센서 520은 또한 제어시스템의 일부로서 설정된 온도 또는 설정된 온도 가까이 냉각 구조 120 및/또는 판 110을 유지하기 위하여 펠티에 소자 510, 또는 임의의 다른 능동형 냉각 구조와 연결될 수 있다. 다시 말하면, 처리를 받고 있는 사람에게 전혀 위험을 초래하지 않는다는 것을 보장하기 위하여 센서 520에 기초하여 피드백 제어를 제공할 수 있다. 그리하여, 피드백 신호를 생성하여 원하지 않는 또는 과다한 냉각을 피할 수 있도록 냉각 소자로 보낼 수 있다. 이는 매우 안전한 처리를 제공할 수 있다. 유선 통신 및/또는 무선통신이 본 발명의 장치의 부품들 간에 제공될 수 있다. 이는 도면들에 관해 이하에서 더 자세히 설명될 것이다. 이러한 센서들과 온도 제어는 여기에 설명된 임의의 실시예들과 조합으로 사용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 냉각 구조 120, 선택적인 손잡이 130, 및 선택적인 냉각 판 110을 포함하는 도 6에 도시된 예시적 장치 600이 제공될 수 있다. 냉각 구조 120은, 예를 들어, 도 2, 4 및 5에 각각 도시된 장치 200, 400, 500과 유사하게 판 110과 열적으로 소통하도록 제공될 수 있는, 펠티에 소자 510, 냉매(도시되지 않음)를 순환시키는 온도-조절 저장기 210 또는 채널 420, 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 온도센서 610은 판 110의 아래 표면 위에 또는 가까이, 또는 냉각 판 110이 제공되지 않는다면 냉각 구조 120의 바닥표면 (예, 펠티에 소자 510의 찬 측면) 위에 또는 가까이 제공될 수 있다. 예를 들어, 온도센서 610은 서미스터, 서모커플, 저항 온도 검출기 (RTD), 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 온도센서 610은 이 바닥표면의 작은 부분을 덮을 수 있으며, 이는 바닥표면과 피부표면 사이의 국소적 열전도에 대해 센서의 질량과 재료의 영향을 감소시킬 수 있다. 대안으로, 센서 610은 실질적으로 바닥표면 전체를 덮을 수 있도록 구성될 수 있으며 (예, 박막센서로 제공될 수 있다), 이는 더욱 안정된 및/또는 정확한 신호를 제공할 수 있으며, 또한 국소적 열전도에 대해 예측 가능한 영향을 가질 수 있다. 어떤 실시예에서, 온도센서 610은 내장되거나 또는 바닥표면의 넓은 부분 또는 실질적으로 전부를 덮는 고열전도도를 가진 재료로 제공될 수 있다. 이들 예시적 구성에서, 센서 610은 판 110의 바닥표면의 국소적 온도와 장치 600이 피부 상에 위치되었을 때 피부 표면 온도 양측에 의존하는 복합 온도를 검출할 수 있다.
배선 625 또는 기타 통신 구조가 온도센서 610과 열제어구조 620 사이, 및 열제어구조 620과 냉각 구조 120 (예, 펠티에 소자 510, 저장기 210과 연관된 온도 제어기, 또는 온도제어 및/또는 냉각 및 채널 420 내부에 냉매를 순환시키기 위한 펌프) 사이에 제공될 수 있다. 배선 625는 냉각 판 110의 일부를 통과하거나, 또는 선택적으로 판 110의 측면으로부터 그 것의 바닥표면을 따라서, 또는 양면 모두를 따라서 연결될 수 있다. 열제어구조 620은 장치 600의 외부에 제공될 수 있으며, 또는 장치 600 위에 또는 내부에 장착될 수 있으며, 그리고 선택적으로 냉각 구조 120과 함께 통합될 수 있다. 선택적으로, 이 실시예에서 센서 610과 열제어구조 620 사이에 무선통신이 제공될 수 있다. 그 결과, 센서 또는 센서들 610과의 결합으로 열제어구조 620는 냉각 판 110에서 검출된 온도에 근거한 온도 피드백 제어를 제공할 수 있다. 이는 장치와 이에 상응하는 방법의 안전성 및/또는 신뢰도를 증대시킬 수 있다.
열제어구조 620은, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 온도 센서 610으로부터 수신한 신호에 근거하여 펠티에 소자 510의 동작특성을 제어하기 위하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 열제어구조 620은 온도센서 610으로부터 온 신호를 검출하고 이 신호에 근거하여 펠티에 소자 510에 제공된 전력특성을 조절하기 위하여 (예, 전원 온/오프, 전력 감소/증대, 및 또는 전력의 사용률 변경) 구성될 수 있다. 열제어구조 610은 펠티에 소자 510의 동작을 제어하기 위하여, 예를 들어, 판 110 또는 펠티에 소자 510의 바닥표면을 설정된 온도 또는 시간에 걸쳐 설정된 온도 프로파일에 접근시키기 위하여, 비례, 적분, 및/또는 미분 피드백 알고리즘을 사용하도록 구성될 수 있다. 이러한 알고리즘들은 당 기술 분야에서 알려져 있다. 앞서 설명한 바와 같은 열제어구조 620 및 센서 610은 또한, 이하에서 설명하는 바와 같이, 예를 들어, 저장기 210(만약 있다면)의 온도를 제어함으로써 또는 냉매의 온도 및/또는 채널 420(만약 있다면)을 통한 순환속도를 제어함으로써, 또는 당 기술 분야에서 알려진 다른 형태의 냉각 구조의 온도를 제어함으로써, 다른 냉각 구조 120과 같이 제공되고 사용될 수 있다.
구체적으로, 열제어구조 620은 수신된 온도신호에 근거하여 펠티에 소자 510 또는 기타 냉각 구조 120을 제어하기 위하여, 그리고 냉각온도, 냉각시간, 냉각기간, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터를 수정하거나 또는 영향을 주기 위하여 구성될 수 있다. 피부 표면을 특정 처리시간(조직의 국소적 냉동이 개시될 때 시작하는 시간 간격으로 결정될 수 있는) 동안 특정온도로 냉각시킴으로써 피부의 기저층(예, 표피-진피 접합부의 중심부)이 냉각되는 것이 관찰되었다. 이에 상응하여, 여기에 설명된 임의의 장치는, 약 -5℃ 또는 더 찬 온도에서, 예를 들어, 약 -5℃ 및 -10℃, 또는 바람직하게는 -7℃ 내지 -10℃ 사이에서, 하나 또는 그 이상의 표면을 (예, 냉각 판 110, 610) 구비하도록 구성될 수 있다. 이들 온도에 상응하는 처리 시간은, 예를 들어, 약 1분미만, 예를 들어, 약 45초 내지 1분, 또는 몇몇 실시예에서는 약 30초만큼 일 수 있다. 조직의 냉동을 일으키는 이러한 온도와 시간들의 조합은 탈색(예, 완전한 색소손실)을 초래하지 않고 피부에 색소침착감소 효과를 생성할 수 있다.
구체적 실시예에서, 상대적으로 더 짧은 접촉 또는 처리 시간을 가지며 과다한 냉각으로부터 원하지 않는 조직 손상을 유도하지 않고 충분한 국소 냉각 및 냉동을 생성하기 위하여, 냉각 판 110, 610의 온도는 -10℃보다 더, 예를 들어, -15℃ 또는 -20℃만큼, 찰 수 있다. 예를 들어, 처리 시간은 -15℃ 및 -20℃ 사이의 온도에서 15초 또는 그 미만으로, 예를 들어, 5초정도로, 짧을 수 있다. 이러한 더욱 찬 온도는, 예를 들어, 더 빠른 처리 시간을 가능케 하기 위해, 및/또는 냉각 판 110, 610을 통한 열전도에 있어서 열적 비효율성 및/또는 국소적 혈류에 의해 가열될 수도 있는 피부의 워밍 효과를 보상하기 위하여 사용될 수 있다. 여기에 설명된 임의의 실시예에서, 냉각 판 110이 제공되지 않은 경우에는 온도, 센서 및/또는 제어 파라미터, 위치 및 구조는 냉각 구조 120의 바닥표면(예, 펠티에 소자 510의 찬 측면)과 연관될 수 있다.
여기에 설명된 임의의 예시적 장치는 냉각 판이 피부표면과 접촉될 때 비교적 일정한 온도에서 냉각 판 110, 610의 온도를 유지하기 위하여 추가로 구성될 수 있다. 비교적 일정한 온도는 앞서 설명한 임의의 온도를 포함할 수 있다. 온도를 유지하는 것은, 예를 들어, 능동형 냉각시스템을 사용함으로써; 적합한 센서, 제어 도구, 및/또는 충분히 큰 열발산도 및/또는 장치가 피부표면과 접촉하여 위치된 동안 온도를 비교적 일정하게 유지하기 위한 열용량을 가진 냉각 판 110, 610을 제공함으로써; 저장기 210 내에 상변환 재료를 사용함으로써; 및 기타 등으로 얻을 수 있다.
온도는 바람직하게는 냉각 판 110, 610의 바닥표면이 처리하고자 하는 피부 영역과 접촉될 때 바닥표면의 중심부에 있는 피부조직의 진피의 적어도 일부를 국소적으로 냉동하기에 충분히 낮을 수 있다. 판 110, 610의 바닥표면은 냉동된 영역의 차후의 색소침착 감소를 생성하기에 충분한 시간 동안 처리중인 피부 부위와 접촉하도록 위치될 수 있다. 이 예시적 지속시간은 피부조직의 국소적 냉동의 개시에 뒤따르는 시간 간격으로 결정될 수 있다. 이러한 온도에서 피부조직의 상층의 국소적 냉동을 (예, 기저층 아래까지) 유도하는 것은 또한 색소침착감소 반응을 개선할 수 있다. 상부 진피층의 일부 또한 냉동될 수 있다. 이 지속시간은 약 15초보다 클 수 있다. 처리시간은 냉각 또는 냉동된 조직에 과다한 냉동이나 조직 손상을 초래할 만큼 길지 않은 것이 바람직하다. 예를 들어, 만약 판 110, 610의 바닥표면이 약 -5℃ 및 -10℃ 온도에서 유지된다면, 약 30초와 60초 사이의 접촉시간은 색소침착감소로 이어질 수 있는 피부 표면 부위의 국소적 냉동을 유도하기에 충분할 수 있다. 일반적으로, 적정 접촉시간은 기하학적 구조, 재료, 및 여기에 설명된 장치의 실시예의 초기 냉각온도에 근거하여 결정될 수 있다. 사용된 시간 및 온도는 특정 지속시간 동안 판 110, 610의 중심부에 있는 조직의 냉동영역을 생성하기 위하여 선택될 수 있다.
어떤 실시예에서, 판 110, 610의 재료는 상응하는 장치가 초기에 냉각되고, 판 110, 610이 피부조직과 장시간 접촉되는 동안 점진적으로 따뜻해지도록 선택될 수 있다. 이에 부응하여, 판 110, 610은 더 긴 시간 주기 동안 피부와 접촉되도록 제공될 수 있으며, 판 110, 610의 점진적인 워밍은 그것(판)에 인접한 피부 부위의 과다한 냉동을 방지할 수 있다.
여기에 다양한 실시예에 대해 설명한 바와 같이, 피부표면의 접촉냉각에 기초한 색소침착감소 효과는 표면에 인접한 조직의 국소적 체적이 냉동되면 더욱 효과적일 수 있다. 피부조직의 냉각은 피부표면을 0℃이하로 냉각된, 예를 들어, 약 -5℃ 내지 -10℃로 냉각된 판 또는 기타 물체에 접촉함으로써 얻어진 경우라도 항상 국소적 냉동으로 이어지지 않을 수 있다. 이와 같은 냉각 절차는 대신에 국소적으로 냉동되지 않는 과냉된(supercooled) 조직으로 이어질 수 있다. 냉각 절차 동안 조직의 냉동을 쉽게 검출하게 하는 예시적 장치 700이 도 7에 도시되어 있다.
예시적 장치 700은 냉각 구조 120 및 냉각 구조 120의 아래 표면에 제공된 선택적 냉각 판 110, 및 손잡이 130을 포함할 수 있다. 냉각 구조 120은 임의의 냉각 소자 또는 예를 들어, 도 1, 2, 4, 및 5에 도시된 바와 같이, 여기에 있는 다양한 예시적 실시예에서 설명된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각 구조 120은 펠티에 소자 510 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 손잡이 130은 냉각 구조 120에 또는 장치 700의 취급과 위치결정을 용이하게 하기 위하여 장치 700의 다른 부분에 부착할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 광 도관 710이 장치 700과 함께 제공될 수 있다, 여기서 광 도관 710의 말단부는 냉각 판 110의 바닥표면에 근접하여 (또는, 선택적으로, 냉각 판 110이 제공되지 않는 경우 냉각 구조 120의 바닥표면에) 위치될 수 있다. 광 도관 710은, 예를 들어, 광섬유, 광도파관, 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 광 도관 710의 말단부 720은, 예를 들어, 광 도관 710의 말단부를 바닥 판 110의 부분을 통과하여 뚫은 작은 구멍 안에 위치시킴으로써 또는 유사한 구성을 사용하여, 냉각 판 110의 바닥표면의 중심부에 제공될 수 있다. 광 도관 710의 다른 구성은 또한 구체적인 실시예에서 제공될 수 있되, 여기서 광 도관 710의 말단부 720은 피부표면의 중심부에 근접하고 및/또는 장치 700의 바닥이 피부에 위치되었을 때 피부표면과 광학적으로 통신한다(예, 광 도관 710의 말단부 720과 피부표면 사이에는 툭 트인 광 통로가 있음).
여기에 설명된 바와 같이 냉각 절차 동안 피부조직의 냉동을 검출하기 위하여, 적어도 하나의 광 도관 710의 기단부가 광원 또는 기타 광 에너지(도시되지 않음)와 통신하도록 제공될 수 있다. 약 600㎚와 약 800㎚ 사이의 파장을 가진 적색 광을 방출하는 LED 또는 기타 광원이 사용될 수 있다. 광의 다른 파장이 구체적인 실시예에서 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 근적외선 영역의 광(예, 약 800㎚와 약 2000㎚ 사이의 파장을 가진 적색 광)을 방출하는 광원도 또한 사용될 수 있다. 이러한 근적외선 광은 비교적 처리되는 피부 부위의 멜라닌 수준의 변화에 비교적 둔감할 수 있으며, 그것으로 인하여 다양한 피부 형태의 냉동을 검출하는데 사용될 수 있다.
냉각 절차 동안에, 적어도 하나의 광 도관 710의 말단부 720으로부터 장치 700 밑에 있는 피부표면 부위로 광이 방출될 수 있다. 피부에 의해 반사 및/또는 산란된 광은 적어도 하나의 광 도관 710의 말단부 720으로 인입할 수 있으며 광 도관 710을 통하여, 예를 들어, 통상적인 광측정기, 전하결합소자(CCD), 광트랜지스터 또는 이와 유사한 광검출기(도시되지 않음)로 유도되며, 광검출기는 광 도관 710의 기단부에 제공될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 광 도관 710의 둘레 부분으로 유도된 광의 검출을 용이하게 하기 위하여 말단부에서 광 도관 710의 다른 부분으로부터 (광 도관) 대신 또는 추가하여 클래딩이 제거될 수 있으며, 그렇게 함으로써 피부에 대한 광 도관 710의 다른 오리엔테이션을 사용하여 광 검출을 용이하게 할 수 있다.
광의 세기 또는 다른 특성의 변화는 국소적 조직 냉동의 출현을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시예에서 산란 및/또는 반사된 광을 검출하기 위해 사용된 광 도관 710은 피부표면으로 광을 유도하기 위하여 사용된 광 도관 710과 동일할 수 있으며, 또는 광을, 예를 들어, 약 1㎜ 내지 2㎜ 이내로, 유도하기 위하여 사용된 광 도관 710에 매우 가까이 위치된다. 조직의 냉동이 일어나면, 충돌하는 광의 국소적 반사는 검출용 광 도관 710에 의해 수신되는 광량을 증가 시킬 수 있다. 이러한 광 신호의 증가는 장치 700이 특정 기간 동안 피부에 위치되었을 때 피부조직의 냉동을 확인하는데 사용될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 광 도관 710은 광섬유 끝과 조직표면으로부터 스페클 반사를 감소 또는 억제하기 위하여 하나 또는 그 이상의 편광소자와 함께 제공될 수 있으며, 이는 국소적인 조직의 냉동을 더욱 민감하게 검출할 수 있게 한다.
구체적인 실시예에서, 광의 제공 및/또는 검출을 위하여 사용된 광 도관 710의 말단부 720은 더 멀리 떨어져, 예를 들어, 약 3㎜ 내지 4㎜ 보다 큰 이격 거리에, 이격시킬 수 있다. 만약 조직의 냉동이 일어나면, 조직의 반사율은 증가될 수 있으며 피부를 향해 유도된 더 많은 광이 표면 부위로부터 뒤로 반사 될 것이며, 반면에 더 작은 광이 조직을 통하여 횡 방향으로 산란될 것이다. 따라서 이와 같이 더 먼 곳의 검출 광 도관 710으로부터 검출된 광신호의 감소는 또한 피부 조직의 국소적 냉동을 나타낼 수 있다.
조직의 냉동을 검출하거나 또는 여기에 설명하는 바와 같이 조직의 냉동에 관한 더 자세한 내용을 얻기 위한 구체적인 실시예에서 광 도관 710의 상이한 구성이 제공될 수 있다. 예를 들어, 다수의 광 도관 710의 각각은 장치 밑에 있는 피부표면으로 광을 유도하기 위하여 그리고 피부조직에 의해 산란 또는 반사되는 광을 검출하기 위한 두 가지를 위하여 구성될 수 있다. 이와 같은 다수(예, 셋 또는 그이상)의 광 도관 710은 조직의 냉동 깊이에 관한 정보를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 대안으로, 다수의 이격된 광 도관 710은 피부로 광을 유도하거나 또는 여기에 설명된 바와 같이 광을 검출하기 위하여 구성될 수 있다. 광 검출기는 하나 또는 그 이상의 광 도관 710의 단말부에 근접한 냉동을 나타내는 광 신호 레벨의 문턱 변화를 감지하기 위하여 구성 및 교정될 수 있다. 어떤 실시예에서, 장치 700이 피부표면과 접촉을 유지하고 있는 동안 조직의 냉동의 발생을 확인하기 위하여, 예를 들어, LED 또는 전구, 사운드 발생기, 디지털 디스플레이, 또는 이와 유사한 식별기가 제공될 수 있다.
구체적인 실시예에서, 도 6에 도시된 것과 같은 온도센서 610은 국소적 조직의 냉동의 발생을 검출하기 위하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 통상적인 냉각 절차에서 온도센서 610에 의해 검출된 온도는 그것과 접촉하고 있는 냉각 판 110의 온도에 상응할 것이다. 장치 600이 피부표면 위에 위치되었을 때, 검출된 온도는 냉각 판 110의 바닥표면이 피부에 의해 약간 데워지면서 상승할 것이다. 판 110에 의해 피부의 전도성 냉각이 진행되면서 측정된 온도는 곧 감소할 것이다. 이와 같은 감소의 속도와 범위는 초기 온도, 재료, 및 판 110의 기하학적 구조, 판 110을 냉각시키기 위하여 사용된 냉각 구조의 효율성 등 몇몇 요인들에 의존될 수 있다. 조직의 냉각이 냉각 판 110의 바닥표면에 근접하여 일어날 때, 국소적 온도에 있어서 냉동 상변화 동안 방출되는 잠열(latent heat)로부터 생기는 약간의 일시적인 온도 상승이 검출될 수 있다. 검출된 온도는 냉동된 조직의 냉각이 더욱 진행되면서 곧 계속해서 감소할 수 있다. 따라서 온도센서 610에 의해 시간적(temporal) 냉각 곡선에 검출된 ‘범프’는 또한 국소적인 조직의 냉동의 발생을 나타낼 수 있다.
예시적 연구가 본 발명의 실시예에 따라서 조직 내에 냉동의 개시를 검출하기 위한 광센서의 사용을 설명하기 위하여 수행되었다. 20㎜×20㎜의 평탄한 알루미늄 접촉판이 -7.5℃의 온도로 냉각되었다. 한 개의 광섬유는 냉각된 조직을 조명하기 위하여 구성되었고 두 번째 광섬유는 여기에 설명된 바와 같이 조직으로부터의 광을 검출하기 위하여 구성된 두 개의 1㎜ 광섬유가 판에 뚫은 구멍 속으로 삽입되었다. 냉각된 판은 60초 동안 싱클레어 암퇘지의 옆구리 부위 상의 털이 제거된 피부 표면과 접촉하도록 위치되었다. 냉각 판과 피부표면의 접촉점에서 온도를 관찰하기 위하여 열전대가 사용되었다. 본 냉각 절차 동안에 검출된 광 신호 역시 관찰 및 기록되었다.
본 냉각 절차에 대한 예시적인 데이터 셋을 도 8에 보여주고 있다. 측정된 온도(도 8에서 점선에 의해 표시된)는 애초에 냉각된 판을 그것보다 더 따뜻한 피부표면에 접촉되었을 때 급속히 (약 5초 내지 6초에) 상승시키기 위하여 초기부터 관찰되었다. 판이 열전도에 의해 인접한 피부를 냉각시킴에 따라 온도는 곧 떨어졌다. 이 냉각은 도 8에 보여준 데이터 그래프에서 약 6초와 15초 사이에서 일어났다. 광 출력(광 트랜지스터를 사용하여 전압[V]으로 측정되고, 도 8에서 실선에 의해 표시된)은 본 냉각 절차 동안 꽤 일정하게 유지되었다. 약 15초 부근에서, 국소적 조직 냉동의 개시와 피부의 냉동의 잠재역의 방출을 나타내는 온도의 작은 상승이 검출되었다. 이 조직 냉동의 개시는 검출된 광 신호에 있어서 상승이 수반되었다. 광 신호는 냉동 피부가 계속 냉각되면서 상승된 상태를 유지하였다. 냉각 판이 제거된 후, 피부의 표면 부위가 냉동된 것을 확인하였다. 본 연구는 여기에 설명한 바와 같이 피부표면이 찬 물체에 의해 접촉되었을 때 검출된 반사 수준의 변화에 근거하여 조직 냉동의 개시를 검출하기 위한 광센서의 용도와, 냉동으로 인한 잠재열의 방출과 관련하여 국소적 온도에 있어 작은 정체기 또는 순간적인 상승이 나타남으로써 조직의 냉동 개시를 검출하기 위한 온도센서의 용도를 보여준다.
또한 구체적인 실시예에서, 전기적 또는 기계적 임피던스의 측정에 근거하여 조직의 냉동을 용이하게 검출하도록 하기 위하여 센서들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 전기적 임피던스는 물과 조직을 포함하는 수많은 재료에서 냉동의 개시에 따라 변화는 것을 보여 주었다. 예를 들어, A. A. Gage, Cryobiology 16, 페이지 56-62 (1979), B. Rubinsky, Ann. Rev. Biomed. Eng. 02, 페이지 157-87 (2000), 및 T.H. Yu et al., Intl. J. Thermophysics, 24(2) (March 2003)을 참조하기 바란다. 한 실시예에서, 전기적 임피던스는 피부표면과 접촉하고 있는 냉각 판 110의 바닥표면을 따라 두 곳 또는 그이상의 위치 사이에서 측정될 수 있다. 대안으로, 별도의 표면전극이 냉각된 부위에 근접하여 제공되고 피부의 국소적 전기적 임피던스를 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 피부의 전기적 임피던스를 검출하기 위한 이와 같은 센서는 여기에 설명된 임의의 실시예들과 같이 사용될 수 있다. 대안으로, 피부조직의 국소적인 기계적 임피던스를 측정하기 위하여 힘 센서가 제공될 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 힘 센서를 가지고 힘을 조직의 변위 함수로 국소적으로 측정할 수 있다. 가속도계 또는 몇몇 다른 센서는 낮은 수준의 임펄스 또는 동적 이벤트에 대한 반응에 있어서 동적 변화를 측정하기 위하여 또한 사용될 수 있다. 임의의 이들 센서 형태(열적, 광학적, 기계적, 힘 등)들은, 단독으로 또는 임의의 조합으로, 여기에 설명된 발명의 다양한 실시예들에 사용될 수 있다.
또 다른 구체적 실시예에서, 조직의 냉동을 검출하기 위하여 사용되는 임의의 센서 및 장치와 통신하는 표시 장치가 제공될 수 있다. 이와 같은 표시기는, 예를 들어, 표시 광, 부저 또는 기타 사운드 발생기, 표시 패널, 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 표시 장치는 조직 냉동이 검출되었을 때를 표시하기 위하여 사용자에게 제1 신호를 제공하기 위하여 구성될 수 있다. 이와 같은 신호는 원하는 처리 시간의 시점을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 국소적 조직 냉동의 개시가 검출된 이후 경과된 시간을 표시하기 위하여 타이밍 장치가 또한 제공될 수 있다. 선택적으로, 타이밍 장치는 국소적 냉동의 개시 이후에 설정된 또는 사전 프로그래밍된 시간 간격이 지났을 때 제2 신호를 제공하기 위하여 구성될 수 있다. 이 제2 신호는 국소적 냉각 처리가 종료되었을 때를 표시하기 위하여 사용될 수 있으며, 사용자가 피부표면으로부터 장치를 분리하도록 상기시킨다. 구체적 실시예에서, 타이밍 장치는 장치를 피부로부터 제거해야 할 때를 표시하는 제2 신호만 제공하며, 국소적 냉동의 개시를 표시하는 제1 신호는 제공하지 않을 수 있다.
가열 구조는 여기에 설명된 임의의 예시적 장치와 같이 제공될 수 있다. 가열 구조는 특정 처리 시간이 경과된 직후 냉동 조직을 데우거나 및/또는 해동하기 위하여 사용될 수 있으며, 예를 들어, 그것은 국소적 조직의 냉동 기간의 더욱 정밀한 제어를 용이하게 할 수 있다. 이와 같은 가열 구조는, 예를 들어, 피부와 접촉하고 냉각시키기 위하여 구성된 여기에 설명된 임의의 장치의 찬표면의 상부, 내부, 또는 근접하여 제공된 전기적 저항성 가열소자를 포함할 수 있다. 대안으로, 가열 구조는 전자기파 (EM) 에너지를 냉각 또는 냉동된 조직으로 유도하고 그것을 에너지 흡수 과정에 의하여 데우기 위하여 구성된 EM 에너지원(예, 수정 램프 또는 기타 적외선 이미터, 저전력 레이저 등)을 포함할 수 있다. 가열 구조는 따뜻한 유체를 순환시키고 그리하여 찬표면 및 인접한 냉각된 조직을 데우기 위하여 구성된 여기에 설명된 임의의 장치의 찬 표면에 근접한 하나 또는 그 이상의 도관을 또한 포함할 수 있다. 대류에 의해 조직을 데울 수 있는, 이동식 더운 공기 공급원과 같은 (예, 히트건 또는 헤어드라이어와 유사한 장치) 기타 통상적인 가열 구조도 사용될 수 있다. 가열 구조는, 사용된 가열 구조 및 냉각 장치의 형태에 따라서, 냉각 장치가 피부표면과 접촉하고 있는 동안에, 또는 장치가 피부표면으로부터 제거된 후에 사용될 수 있다.
여기에 설명된 임의의 실시예에 따라서 피부를 더 밝게 하기위하여 피부의 특정 부위에 다수의 분할 냉동요법 처리를 수행할 수 있다. 이와 같은 다수의 처리는 후속 처리를 수행하기 전에 가시적으로 분명하게 되도록 특정 처리로부터 색소침착감소를 허용하기 위하여, 예를 들어, 수일 또는 수주의, 더 긴 주기에서 수행할 수 있다. 이와 같은 다수의 처리는 처리 영역의 피부 외관을 점진적으로 밝게 하기위하여 사용될 수 있다. 탈색된 스폿은 공간적으로 분리되므로 다수의 처리는 눈에 띄는 백색 스폿을 생성하지 않고 단일 영역에 인가될 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 극저온 기법을 사용하여 색소침착감소를 일으킴으로써 피부조직의 외관을 점진적이며 제어가능하게 밝게 하기위한 방법이 제공될 수 있다. 피부조직 부위는 여기에 설명된 예시적 온도와 시간을 사용하여 색소침착감소를 유도하기 위하여 냉각 또는 냉동될 수 있다. 냉동된 표피 부위 아래에 있는 상부 진피층의 일부는 이와 같은 예시적 절차 동안 또한 냉동 또는 냉각 될 수 있다. 이 예시적 시간 및 온도 노출은 냉각 또는 냉동된 피부조직 내에 색소침착감소 반응을 유도할 수 있다. 따라서 여기에 설명된 예시적 극저온 색소침착감소는 처리하고 있는 피부 영역을 점진적으로 밝게 할 수 있다.
여기에 설명된 예시적 절차는 피부의 특정 영역을 더 밝게 하기 위하여 특정 영역에 반복될 수 있다. 바람직하게는, 연이은 절차 사이의 간격은 색소침착감소 효과가 육안으로 분명해지고 얻어진 전반적인 밝아짐의 정도를 잘 제어할 수 있도록 충분히 길 수 있다. 다수의 절차는 원한다면, 예를 들어, 제1 피부영역에 있는 전반적인 색소침착감소 정도가 제2 영역과 비교하여 더 크게 하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 특정 처리 시간동안 하나 또는 그 이상의 특정 온도에서 접촉 냉각을 제공하기 위한 특정 장치를 사용하여 더 짧은 간격으로 또한 반복될 수 있다.
비록 어떤 조합이 이곳의 단일 실시예에서 명쾌하게 도시 또는 설명되지 않을 수 있다 하더라도, 냉각 구조, 온도 및/또는 냉동 검출기, 및 기타 여기에 설명된 장치 특징들의 다양한 조합들은 본 발명의 구체적 실시예들에 또한 사용될 수 있다. 각 특징의 이점 또는 특성은 더 유리한 실시예를 제공하기 위하여 가능한 곳에서 결합될 수 있다.
전술한 내용은 단지 본 발명의 원칙을 설명할 뿐이다. 개시된 실시예에 대한 기타 변형들은 도면에 대한 연구, 명세서, 및 첨부된 특허청구항들로부터 주장하는 발명을 실행함에 있어서 당업자들에 의해 이해되고 달성될 것이다. 청구 범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않고, 단수로 표현되었다 하더라도 복수를 배제하지 않는다. 단일 프로세서 또는 다른 유닛은 몇 가지 항목 또는 청구 범위에 인용 된 단계의 기능을 수행 할 수 있다. 특정 방법이 서로 다른 종속 항에 언급되어 있다는 사실은 이들 방법의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 컴퓨터 프로그램이 저장된 같은 광 저장 매체 또는 다른 하드웨어의 일부와 함께 공급되는 고체 상태 매체와 같은 적당한 매체 상에 분산되어 저장될 수 있으며, 또한 인터넷 또는 다른 유선 또는 무선 통신 시스템을 통해 다음과 같은 다른 형태로 배포될 수 있다. 청구항의 임의의 참조 부호는 청구 범위의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 설명 된 실시예에 대한 다양한 변형 및 변경은 여기에서 교시의 관점에서 당업자에게 명백할 것이다. 따라서 당업자라면 본 명세서에서 명시적으로 설명되어 있지 않지만, 발명의 원리들을 구현하고 따라서 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 수많은 방법을 고안 할 수 있을 것이라는 점을 이해할 것이다. 여기에 인용 된 모든 특허 및 간행물은 그 전체가 참조로 여기에 인용된다.
110: 접촉판 120: 냉각구조
130: 손잡이

Claims (31)

  1. 피부 조직의 제어된 냉동을 위한 피부 처리 장치로서,
    상기 피부 처리 장치의 핸들링과 위치결정을 용이하게 하도록 구성된 손잡이;
    상기 피부 조직의 표면과 접촉하도록 구성된 비침투 냉각 접촉 표면을 갖는 냉각 판;
    상기 냉각 판과 열전달하는 냉각 구조로서, 상기 냉각 구조는 상기 피부 조직으로부터의 제어된 열 제거를 제공하기 위해 -5℃와 -20℃ 사이의 온도로 상기 냉각 판의 상기 냉각 접촉 표면을 냉각시키도록 구성되어, 상기 피부 표면과 상기 냉각 접촉 표면 간의 접촉 동안 2분 미만으로 상기 피부 조직의 냉동을 국소적으로 제어하는, 냉각 구조;
    상기 냉각 접촉 표면과 상기 피부 조직의 표면 간의 접촉 동안 상기 피부 조직의 국소적 냉동의 개시를 검출하도록 구성된 냉동 검출 센서; 및
    상기 피부 조직의 국소적 냉동의 개시 이후의 경과된 시간을 모니터링하도록 구성된 타이밍 장치를 포함하고,
    상기 타이밍 장치는, 상기 냉동 검출 센서에 의해 상기 피부 조직의 국소적 냉동의 개시를 검출한 이후의 소정의 처리 시간이 경과된 후에 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉동 검출 센서는 광학 센서, 온도 센서, 전기적 임피던스 센서, 또는 기계적 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 구조 및 냉동 검출 센서와 통신하는 피드백 시스템을 더 포함하고, 상기 피드백 시스템은 상기 국소적으로 냉동된 피부 조직의 과도한 냉각을 피하기 위하여, 상기 피부 조직의 국소적 냉동의 개시의 검출에 근거하여 상기 냉각 구조에 대하여 피드백 신호를 발생시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    처리 시간이 경과된 후에 상기 피부 조직을 덥히도록 구성된 가열 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 피부 처리 장치는, 피부 저색소침착 처리 장치를 포함하고, 상기 피부 처리 장치의 파라미터들은, 상기 피부 조직의 국소적으로 제어된 냉동 및 상기 피부 조직에서의 저색소침착 반응을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 구조는 펠티에 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    처리 동안 상기 펠티에 소자에 공급된 전력을 변화시키도록 구성된 열제어 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    온도 센서를 더 포함하고, 상기 열제어 구조는, 상기 온도 센서에 의해 제공된 신호에 근거하여 상기 펠티에 소자에 공급된 전력을 감소시키거나 증대시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 열제어 구조는, 상기 온도 센서에 의해 제공된 신호에 근거하여 상기 펠티에 소자에 대한 전원을 오프시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    온도 센서를 더 포함하고, 상기 열제어 구조는, 상기 온도 센서에 의해 제공된 신호에 근거하여 상기 펠티에 소자에 공급된 전력의 사용률 파라미터를 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 접촉 표면의 폭은 20㎝ 미만인 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 냉각 접촉 표면의 폭은 3㎝ 초과인 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 접촉 표면은 상기 피부 조직의 열발산도보다 적어도 10배 큰 열발산도를 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 피부 처리 장치는, 조직 손상을 피하면서 상기 피부 조직의 국소적으로 제어된 냉동을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 피부 처리 장치는, 상기 피부 조직의 적어도 기저층까지 상기 피부 조직을 냉동하는 상기 피부 조직의 국소적으로 제어된 냉동을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 피부 처리 장치는, 상기 피부 조직의 적어도 표피-진피 접합부까지 상기 피부 조직을 냉동하는 상기 피부 조직의 국소적으로 제어된 냉동을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 접촉 표면은 직선 모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 접촉 표면은 볼록면 또는 오목면을 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
  22. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 판은 상기 냉각 구조의 바닥표면 전체를 덮으며 열전달하는 것을 특징으로 하는 피부 처리 장치.
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