KR102346814B1

KR102346814B1 - 소노트로드

Info

Publication number: KR102346814B1
Application number: KR1020187026238A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 브리트바; 알렉산더 드베린; 예브제니 펜스; 요셉 렙셀터; 지브 카르니; 샤하르 토길; 오하드 톨레다노
Original assignee: 알마 레이저 엘티디.
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2022-01-03
Also published as: KR20180123035A; JP6937769B2; EP3423156B1; WO2017149506A1; JP2019509111A; ES2933557T3; US20190091490A1; US11278745B2; US11642551B2; EP3423156A1; IL261564A; CA3016756C; CA3016756A1; US20220176166A1

Abstract

예를 들어 피하 지방의 감소를 위해, 피하 조직에서 초음파 횡방향 진동 및 초음파 종방향 진동 양자 모두를 동시에 경피적으로 유도하여 피하 지방을 치료하는 방법 및 디바이스가 개시된다.

Description

소노트로드

관련 출원

본 출원은 2016년 3월 3일자로 제출된 미국 가출원 제62/302,875호로부터 우선권을 얻으며, 이는 본 명세서에 완전히 제시된 바와 같이 참조에 의해 포함되고, 또한 부록으로서 그 전체가 본 명세서에 첨부된다.

기술분야

본 발명은 일부 실시예에서, 음향적으로 전달된 에너지를 이용한 신체 조직의 치료 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 배타적이지는 않지만, 예를 들어 피부 표면에 초음파 진동을 가함으로써 피하 지방을 감소시키기 위해, 피하 조직에서 초음파 횡방향 진동 및 초음파 종방향 진동 양자 모두를 동시에 경피적으로 유도함으로써 피부를 통해 에너지를 음향적으로 전달하는 피하 지방을 치료하는 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

본 기술분야에서, 예를 들어 신체 조형 분야에서, 초음파 진동을 피부 표면에 가하여 초음파 진동을 경피적으로 유도하여 피하 지방층과 같은 피하 조직에 에너지를 음향적으로 전달해 지방세포를 손상시키는 것이 공지되어 있다.

표면에의 초음파 진동의 적용은 통상적으로 음향 반사기(16)와 기능적으로 연관된 근위면(14) 및 원위면(18)을 갖는 초음파 종방향 진동을 발생시키기 위한 근위 초음파 변환기(12)(예를 들어, 압전 소자의 스택을 포함하는 Langevin 형 변환기), 및 근위면(22), 음향 방사 표면을 구성하는 작동면(26)을 한정하는 원위 단부(24), 및 음향 복사면을 형성하는 소노트로드 축을 갖는 원위 소노트로드(20) - 소노트로드(20)의 근위면(22)은 초음파 변환기(12)의 원위면(18)에 음향적으로 결합됨- 를 포함하는 디바이스(10)(도 1 참조)에 의해 수행된다.

사용을 위해, 소노트로드(20)의 작동면(26)이 (예를 들어, 직접 접촉에 의해, 또는 결합 물질, 예를 들어 액체 또는 젤을 통한 간접 접촉에 의해) 매체(32)의 표면(30)에 음향적으로 결합되어 있는 동안, 초음파 변환기(12)를 구동하기 위해 초음파 전력 공급부(34)로부터 초음파 구동 주파수로 발진하는 교류(alternating current, AC)가 공급된다. 초음파 변환기(12)의 압전 소자는 AC 전위의 발진에 응답하여 구동 주파수에서 팽창 및 이완됨으로써, 구동 주파수의 주파수로 초음파 종방향 진동을 발생시킨다. 발생된 초음파의 종방향 진동은 근위면(22)으로부터 작동면(26)까지 소노트로드(20)를 통해 축(28)과 평행하게 전파된다. 작동면(26)은 표면(30)에 초음파 종방향 진동을 가하여 매체(32)에 초음파 종방향 진동을 유도한다.

실제 사용을 위해, 소노트로드(20)의 근위면(22)에서 상대적으로 작은 것에서 작동면(26)에서 실질적으로 더 크게, 통상적으로 10 내지 150마이크로미터 사이에서 초음파 종방향 진동의 진폭(즉, 원위 작동면(26)의 최대 변위)을 증가시키는 음향 진폭 트랜스포머(혼(horn)이라고도 함)로서 기능하도록 소노트로드를 구성하는 것이 유리하다. 이러한 구성은 소노트로드가 큰 횡단면 근위 단부(22)에서 작은 횡단면 작동면(26)으로 점점 가늘어지고, (근위면(22)에서 작동면(26)까지의) 소노트로드의 총 길이 (36)가 XL/2의 정수배여서 - XL은 축(28)을 따른 사운드의 종방향 속도 및 구동 주파수에 의존하는 소노트로드에서의 초음파 종방향 진동의 파장임 - 소노트로드가 반파장 공진기로서 기능하는 것을 포함한다. 이러한 음향 진폭 트랜스포머의 가장 일반적인 구성이 도 2(도 2a는 선형 테이퍼 소노트로드(38a), 도 2b는 지수형 테이퍼 소노트로드(38b), 및 도 2c는 계단형 테이퍼 소노트로드(38c))에 측면 단면으로 개략적으로 도시되어 있다.

각각 도 1, 도 2a, 도 2b, 또는 도 2c에 도시된 바와 같은 소노트로드(20, 38a, 38b, 또는 38c)가 사용될 때, 매체에서 유도되는 소노트로드에서의 초음파 진동은 전체가 아니라면 주로, 소노트로드의 축(28)과 동일 선상으로 전파하는 종방향 진동이다. 초음파 종방향 진동에 의해 경피 전달되는 에너지의 생물학적 효과는 주로 조직의 가열, 특히 진피의 가열에서 생긴다.

본 명세서에서 완전히 제시된 바와 같이 참조로 포함된 특허 공보 US 2011/0213279에서, 발명자 중 일부는 "버섯 형상의" 소노트로드를 개시했다. 도 2d에서, 그러한 버섯 형상의 소노트로드(38d)는 전술한 바와 같은 음향 진폭 트랜스포머(특히, 도 2c에 도시된 소노트로드(38c))로서 기능하는 테이퍼링 자루(tapering stem, 40) 및 보다 넓은 캡(42)을 갖는 측면 단면으로 개략적으로 도시된다. 캡(42)은 굴곡된 후방 측면(44) 및 볼록한 작동면(26)을 갖는 렌즈와 유사한 측면 단면의 렌즈 모양이다. 소노트로드(38d)의 작동면(26)은 또한 동심 원형의 횡파 전송 융기부(46)를 포함한다.

US 2011/0213279에 상세히 기술된 바와 같이, 38d와 같은 소노트로드는 작동면(26)이 피부와 음향적으로 결합될 때 피하 조직에서 초음파 종방향 진동 또는 초음파 횡방향 진동 중 어느 일방을 구동 주파수의 값에 따라 경피적으로 유도하도록 동작한다.

임의의 한 이론에 고정되기를 바라지 않으면서, 현재, 일부 구동 주파수에서, 초음파 변환기(12)에 의해 발생된 초음파 종방향 진동은 근위면(22)으로부터 작동면(26)으로 38d와 같은 버섯 형상의 소노트로드의 축(28)과 평행하게 우선적으로 전파하는 것으로 보인다. 이러한 초음파 종방향 진동은 주로 작동면(26)에 의해 작동면(26)과 음향적으로 결합된 피부 표면에 가해져 피하 조직에 초음파 종방향 진동을 경피적으로 유도하는 소노트로드(38d)의 초음파 종방향 진동을 야기한다.

그러나, 일부 다른 상이한 구동 주파수에 있어서, 초음파 변환기(12)에 의해 발생된 초음파 종방향 진동은 소노트로드(38d)의 캡(42)에서 초음파 전단파 진동을 우선적으로 생성하며, 초음파 전단파 진동은 자루(40)에서의 종방향 진동에 수직이다, 다시 말하자면, 변환기(12)에 의해 소노트로드(38d) 내로 전송되는 더 큰 비율의 에너지가 축(28)과 평행 한 또는 동일 선상인 초음파 종방향 진동보다는 축(28)에 수직인 캡(42)에서의 초음파 전단파 진동에 있다. 결과적으로, 작동면(26)은 실질적으로 횡방향으로 진동하고, 아마도 직경이 교대로 증가하고 감소한다. 진동하는 작동면(26)이 피부 표면에 가해질 때, 초음파 전단파 진동은 작동면(26)의 볼록한 형상에 의해 그리고 동심 원형의 횡파 전송 융기부(46)에 의해 피하 조직에서의 초음파 횡방향 진동을 유도하며, 이는 피부와 조직을 횡방향으로 물리적으로 이동시키는 것으로 여겨질 수 있다.

38d와 같은 소노트로드를 포함하는 디바이스는 유리하게는 연속적으로 작동되는 두 가지 동작 모드를 제공한다:

소노트로드(38d)가 음향 진폭 트랜스포머로서 작용하도록 구성된 파장(XL)에 관련된 제 1 구동 주파수에서, 작동면(26)을 통해 피하 조직에 경피적으로 전달되는 에너지가 주로 피부 표면에 수직인 초음파 종방향 진동에 의한 것인 제 1 "고온" 또는 "종방향" 모드; 및

제 1 구동 주파수와 상이한 제 2 구동 주파수에서, 작동면(26)을 통해 피하 조직에 경피적으로 전달되는 에너지가 주로 피부 표면에 평행한 초음파 횡방향 진동에 의한 것인 제 2 "저온" 또는 "횡방향" 모드. US 2011/0213279에 기술된 바와 같이, 상대적으로 저에너지 "저온" 초음파 횡파는 명백히, 세포막을 반복적으로 스트레칭하고 그 다음에 이들이 이완되게 하면서도, 주변의 비지방 조직에 실질적으로 부수적인 손상을 일으키지 않음으로써 지방세포를 파괴시킨다.

US 2011/0213279에 기술된 일부 바람직한 실시예에서, 제 1 모드의 초음파 종방향 진동 및 제 2 모드의 초음파 전단파 진동은 전술한 38d와 같은 버섯 형상의 소노트로드를 통해 교대로 가해진다. 초음파 종방향 진동은 진피와 같은 피하 조직을 가열하는 초음파 종파를 경피적으로 유도하기 위해 작동면에 의해 피부 표면에 (통상적으로 약 5 초의 지속 기간 동안) 가해진다. 후속하여, 초음파 전단 진동은 작동면에 의해 피부 표면에 (통상적으로 약 15초의 지속 기간 동안) 가해져 초음파 횡방향 진동을 유도하여 지방세포를 파괴시킨다. 초음파 종방향 진동에 의한 선행 가열 때문에, 초음파 횡방향 진동은 보다 깊고 및/또는 보다 효과적으로 침투하고, 및/또는 더 큰 부분의 에너지가 지방 조직의 주어진 깊이로 침투하고, 및/또는 가열된 조직은 에너지 흡수 속성이 향상된다.

신체 조형 분야에서 매우 효과적이지만, US 2011/0213279에 기술된 바와 같은 소노트로드는 때로는 일부 용도에 이상적이지 않은 것으로 여겨지는데, 2개의 상이한 구동 주파수 사이에서 발생시키고 스위칭하는 데 요구되는 복잡성이 추가되기 때문에 전단파 진동이 계속적으로 가해지지 않고, 사용자가 너무 빨리 치료받는 대상의 상이한 부분 위로 작동면을 이동시키면, 치료 결과가 이상적이지 않은 것으로 여겨질 수 있기 때문이다.

본 발명은 일부 실시예에서 에너지를 이용한 신체 조직의 처리에 관한 것으로, 보다 특히, 배타적이지는 않으나, 예를 들어 피하 지방의 감소를 위해, 피하 조직에서 초음파 횡방향 진동 및 초음파 종방향 진동 양자 모두를 동시에 경피적으로 유도하여 피하 지방을 치료하는 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

본 개시의 일부 실시예의 일 양태에 따르면, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 장가 제공되며, 디바이스는

a. 근위면 및 원위면을 갖는 초음파 진동을 발생시키기 위한 초음파 변환기, 및

b. 소노트로드 축을 한정하는 보다 좁은 근위 자루 부분 및 보다 넓은 원위 캡 부분을 포함하는 소노트로드를 포함하고,

여기서 자루 부분은 원위 단부를 가지며 소노트로드의 근위면을 지지하며, 소노트로드는 소노트로드의 근위면을 통해 초음파 변환기의 원위면에 음향적으로 결합되고,

여기서 캡 부분은 근위를 향하는 후방 측면, 소노트로드의 원위 작동면, 및 외주부를 가지고,

여기서 자루 부분의 원위 단부는 캡 부분의 후방 측면과 만나며,

여기서 자루 부분의 원위 단부가 캡 부분의 후방 측면과 만나는 경우, 소노트로드 축에 수직인 캡 부분의 단면적은 소노트로드 축에 수직인 자루 부분의 원위 단부의 단면적보다 4배 이상 크고,

상기 소노트로드는 선택된 초음파 주파수에 대한 음향 진폭 트랜스포머로서 구성되는, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.

본 발명의 일부 실시예 중 일 양태에 따르면, 또한, 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법이 또한 제공되며, 방법은

i. 본 명세서의 교시에 따른 디바이스를 제공하는 단계 - 여기서 초음파 변환기는 초음파 전력 공급부와 기능적으로 연관됨 -,

ii. 지속 기간을 갖는 치료 이벤트에 있어서, 초음파 전력 공급부가 작동되는 동안 상기 피부 표면과 음향적으로 결합된 작동면을 유지하여 선택된 초음파 주파수를 갖는 구동 전류를 초음파 변환기에 공급하는 단계를 포함함으로써,

피하 조직을 실질적으로 가열하기에 충분한 에너지를 전하기에 충분한 초음파 종방향 진동; 및

피하 조직의 지방세포를 파괴하는 데 충분한 에너지를 전하기에 충분한 피하 조직에서의 초음파 횡방향 진동 양자 모두를 동시에 경피적으로 유도한다.

i. 작동면을 갖는 판을 제공하는 단계,

ii. 작동면을 통해 판을 피부 표면과 음향적으로 결합시키는 단계, 및

iii. 수직선 소스로 판에 초음파 주파수 원통형 판파를 형성하는 단계를 포함하고,

여기서 판에 형성된 원통형 판파가 판 초음파 굴곡 진동을 야기하여 피하 조직에서 초음파 횡파를 경피적으로 유도함으로써 피하 지방을 치료한다. 일부 실시예에서, 초음파 횡파는 피하 조직 내의 지방세포를 파괴시킨다. 일부 실시예에서, 수직선 소스는 초음파 종파이다.

일부 실시예에서, 방법은 피하 조직에서 초음파 횡파를 경피적으로 유도하는 것과 동시에, 피하 조직에서 초음파 종파를 경피적으로 유도하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 초음파 종파는 피하 조직을 가열한다. 일부 실시예에서, 초음파 횡파는 판에 수직으로 전파되고 수직선 소스를 구성하는 초음파 종파와 함께 피하 조직에서 유도된다.

통상적으로, 방법은 비침습적인데, 다시 말하자면, 피부 표면이 손상되지 않고 구멍이 뚫리지 않거나 관통되지 않는다. 일부 실시예에서, 방법은 피부를 찢지 않고 수행되는 비수술 방법이다. 방법의 실시예는 의료 관계자를 포함하는 임의의 적합한 사람에 의해 수행되지만, 통상적으로 미용사와 같은 미용 기술자에 의해 수행된다.

바로 본 출원이 우선권을 얻는 2016년 3월 3일자로 출원된 미국 가출원 제62/302,875호는 그 전체가 부록으로 본 명세서에 첨부된다. 부록은 본 출원의 필요 불가결한 부분이다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 충돌이 있는 경우, 정의를 포함하는 명세서가 이를 통제할 것이다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하는 (comprising)", "포함하는 (including)", "갖는 (having)"이라는 용어, 및 그 문법적 변형은 명시된 특징, 정수, 단계, 또는 구성 요소를 지정하는 것으로 간주되지만, 하나 이상의 추가 특징, 정수, 단계, 구성 요소, 또는 그 그룹의 추가를 막지 않는다. 이 용어들은 "구성되는" 및 "본질적으로 구성되는"이라는 용어를 포함한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 부정관사 "a" 및 "an"은 문맥상 명확하게 달리 지시하지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다.

본 발명의 일부 실시예가 첨부 도면을 참조하여 본 명세서에 설명된다. 본 설명은 도면과 함께 본 발명의 일부 실시예가 어떻게 실시될 수 있는지를 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백하게 한다. 도면은 예시적인 논의를 위한 것이며, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 상세한 실시예의 구조적 세부 사항을 나타내고자 하지는 않는다. 명료성을 위해, 도면에 도시된 일부 대상은 축척에 맞게 도시되지 않았다.
도면에서:
도 1(종래 기술)은 매체의 표면을 통해 매체에 초음파 진동을 가하기 위한 디바이스를 개략적으로 도시하고,
도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d(종래 기술)은 US 2011/0213279에 따른 음향 진폭 트랜스포머로서 기능하도록 구성된 상이한 소노트로드를 개략적으로 도시하고(도 2a는 선형 테이퍼 소노트로드, 도 2b는 지수형 테이퍼 소노트로드; 도 2c는 계단형 테이퍼 소노트로드; 및 도 2d는 버섯 소노트로드); 그리고
도 3은 본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 실시예를 개략적으로 도시한다.

본 발명은 일부 실시예에서, 에너지를 이용한 신체 조직의 치료 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 배타적이지는 않지만, 예를 들어 피부 표면에 초음파 진동을 가함으로써 피하 지방을 감소시키기 위해, 피하 조직에서 초음파 횡방향 진동 및 초음파 종방향 진동 양자 모두를 동시에 경피적으로 유도함으로써, 피부 표면에 초음파 진동을 가해 피하 지방을 치료하기 위해 피부를 통해 에너지를 음향적으로 전달하는 피하 지방을 치료하는 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

본 명세서의 교시의 원리, 사용 및 구현은 첨부되는 설명 및 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 본 명세서에 기술된 설명 및 도면을 정독하면, 본 기술분야의 통상의 기술자는 과도한 노력이나 실험 없이 본 발명을 구현할 수 있다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 전체적으로 동일한 부분을 지칭한다.

적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 본 명세서에서 제시된 구성 요소 및/또는 방법의 구성 및 배열의 세부 사항에 대한 적용에 반드시 제한되지는 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하거나 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 본 명세서에서 이용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것이고 제한적 것으로 간주되어서는 안 된다.

전술한 바와 같이, US 2011/0213279에는 피하 조직의 부피에서 초음파 횡방향 진동 및 초음파 종방향 진동을 연속적으로 경피적으로 유도함으로써 피부를 통해 에너지를 음향적으로 전하여 피하 지방을 치료하는 방법 및 디바이스가 개시되어 있다. 초음파 횡방향 진동에 의해 전해지는 에너지는 선택적으로 그리고 효과적으로 조직 부피 내의 지방세포를 파괴하고, 한편 초음파 종방향 진동에 의해 전해진 에너지는 피하 조직을 가열하여 초음파 횡방향 진동의 효능을 증폭시킨다. 신체 조형 분야에서 매우 효과적이지만, US 2011/0213279에 기술된 바와 같은 소노트로드는 때로는 일부 용도에 이상적이지 않은 것으로 여겨지는데, 2개의 상이한 구동 주파수 사이에서 발생시키고 스위칭하는 데 요구되는 복잡성이 추가되기 때문에 조직에서 횡방향 진동을 유도하는 초음파 전단파 진동이 계속적으로 가해지지 않고, 사용자가 너무 빨리 치료받는 대상의 상이한 부분 위로 작동면을 이동시키면, 치료 결과가 이상적이지 않은 것으로 여겨질 수 있기 때문이다.

본 명세서에는 예를 들어 피하 지방을 감소시키기 위해, 피하 조직에서 초음파 횡방향 진동 및 초음파 종방향 진동 양자 모두를 동시에 경피적으로 유도함으로써, 피부 표면에 초음파 진동을 가해 피하 지방을 치료하기 위해 피부를 통해 에너지를 음향적으로 전달하는 피하 지방을 치료하는 방법 및 디바이스가 개시된다.

본 명세서의 사상의 일부 실시예의 일 양태에 따르면, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 장가 제공되며, 디바이스는

여기서 자루 부분의 원위 단부는 캡 부분의 후방 측면과 만나고,

여기서 소노트로드는 선택된 초음파 주파수에 대한 음향 진폭 트랜스포머로서 기능하도록 구성된다.

본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 일 실시예인 도 3에서, 디바이스(48)가 개략적으로 도시되어 있다. 본 명세서의 교시에 따른 디바이스(48)는 피하 지방을 성공적으로 치료하기 위해 실제로 구성되고, 테스트되고, 증명되었다(부록의 마지막 페이지에 있는 현미경 사진의 복사본 참조). 디바이스(48)는 초음파 변환기(12) 및 소노트로드(50)를 포함한다.

초음파 변환기(12)는 근위면(14) 및 원위면(18)을 갖는다. 초음파 변환기(12)는 58kHz 내지 60kHz 사이의 초음파 종방향 주파수를 생성하도록 구성된 4개의 6mm 직경 디스크의 스택을 포함하는 Langevin 유형의 사전에 응력을 받은(prestressed)(45N/rn 내지 100N/rn) 변환기이다.

소노트로드(5)는 소노트로드 축을 한정하는 보다 좁은 근위 자루 부분(52) 및 원위 캡 부분(54)을 포함한다. 소노트로드(50)는 자루 부분(52)과 캡 부분(54)이 일체로 형성되도록 알루미늄 6061(합금 원소로서 마그네슘 및 실리콘을 포함하는 알루미늄의 합금)의 모놀리식 블록이다.

자루 부분(52)은 소노트로드(50)의 근위 면(56)("입력 표면"이라고도 함)을 지지하고 원위 단부(58)를 갖는다. 소노트로드(50)는 소노트로드(50)의 근위면(56)을 통해 변환기(12)의 원위면(18)에 음향적으로 결합된다. 아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 자루 부분(52)은 실질적으로 계단형 테이퍼 소노트로드로서 구성되며, 소노트로드 축(28)에 수직인 원형 단면을 가지며, 여기서 근위 부분은 길이가 2.75cm이고 직경이 40mm이고, 한편 원위 부분은 길이가 2.15cm이고 직경이 20mm이다.

캡 부분(54)은 근위를 향하는 후방 측면(60), 소노트로드(50)의 원위 작동면(62)( "접촉 영역" 또는 "출력 표면"이라고도 함), 및 외주부(64)를 갖는다. 캡 부분(54)은 실질적으로 디스크이고, 소노트로드 축(28)에 수직인 직경 88mm의 원형 단면을 가지며, 균일하게 6mm 두께이다.

자루 부분(52)의 원위 단부(58)는 캡 부분(54)의 후방 측면(60)과 만난다.

근위면(56)부터 작동면(62)까지의 소노트로드(50)의 축 방향 길이는 55mm이며, 이는 XL/2이고, XL은 소노트로드(50)에 대한 57.5kHz의 선택된 초음파 주파수의 초음파 종방향 진동의 파장이다.

초음파 전력 공급부(34)가 변환기(12)와 기능적으로 연관된다.

사용을 위해, 디바이스(48)의 소노트로드(50)의 작동면(62)은 (예를 들어 직접 접촉에 의해, 또는 결합 물질, 예를 들어 액체 또는 젤을 통한 간접 접촉에 의해) 피부 표면과 음향적으로 결합되고, 소노트로드(50)의 선택된 초음파 주파수에서 발진하는 AC가 초음파 전력 공급부(34)로부터 공급되어 초음파 변환기(12)를 구동하여 초음파 종방향 진동을 발생시킨다. 발생된 초음파 종방향 진동은 근위면(56)으로부터 작동면(62)까지 소노트로드(50)를 통해 축(28)과 평행하게 전파한다.

간단히 논의되고 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 선택된 초음파 주파수에 대한 음향 진폭 트랜스포머로서 기능하는 소노트로드(50)의 구성의 결과는 변환기(12)의 원위면(18)에서의 종방향 진동의 상대적으로 작은 진폭이 소노트로드(50)의 작동면(62)에서 상대적으로 큰 진폭의 종방향 진동으로 변환된다는 것이다.

놀랍게도, 본원의 교시에 따른 디바이스를 사용할 때, 초음파 종방향 진동 및 초음파 횡방향 진동 양자 모두가 피하 조직에서 동시에 경피적으로 유도되며, 두 가지 진동 모드는 원하는 생물학적 효과, 예를 들어 조직의 실질적인 가열 및 지방세포의 실질적인 파괴를 달성하기 위해 상당한 에너지를 전달하기에 충분한 강도를 갖는다는 것이 발견되었다.

피하 조직에서 횡방향 및 종방향 초음파 진동을 동시에 유도함에 있어서 중대한 목표는 두 가지 진동 모드에 의해 전달되는 에너지가 "균형"을 이루는 것이다. 놀랍게도, 두 가지 진동 모드에 의해 전달되는 에너지가 "균형"을 이룬다는 이 목표는 본 명세서의 교시에 따른 디바이스에 의해 달성되었다, 다시 말하자면, 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 신체 조형 기술자에 의한 정상적인 사용 중에, 유도된 초음파 횡방향 진동은 신체 조직의 잠재적으로 치명적인 과열(예를 들어, 화상, 흉터)을 쉽게 유발할 정도로 강하지 않으면서, US 2011/0213279에 기술된 바와 같이 지방세포를 효과적으로 파괴시키기에 충분히 강하고 동시에 유도된 초음파 종방향 진동은 유도된 초음파 횡방향 진동의 효능을 증가시키도록 충분히 피하 조직을 가열하기에 충분히 강했다.

본 발명자들의 현재의 이해는 피하 조직에서의 종방향 진동 및 횡방향 진동의 동시적인 경피 유도는 US 2011/0213279에서 기술된 메커니즘(조직에서의 초음파 횡방향 진동을 유도하기 위해 소노트로드 캡에서의 초음파 전단 진동의 발생)을 통해 일어날 수 없지만, 명백하게 완전히 상이하고 예상치 못한 메커니즘을 통해서는 일어날 수 있다는 것이다. 임의의 다른 이론에 고정되기를 바라지 않으면서, 현재, 본 명세서의 교시에 따른 디바이스에서, 초음파 종방향 진동은 소노트로드를 통해 작동면으로 전파되고, 작동면과 음향적으로 결합된 피부 표면에 가해될 때 공진된 소노트로드에 대해 도입부에서 설명한 것과 동일하거나 유사한 방식으로 피하 조직에 초음파 종방향 진동을 유도하는 것으로 보인다. 그러나, 본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 소노트로드의 캡 부분의 특정 특성으로 인해, 초음파 변환기에 의해 발생된 초음파의 종방향 진동은 판으로 구성된 소노트로드의 캡 부분에 수직인 선의 소스로 작용한다. 결과적으로, 램파(Lamb wave)가 캡 부분에서 형성되어 캡 부분 통해 전파한다(엄밀히 말하면, 형성되는 파는 원통형 판파이지만, 동일한 특성 방정식이 램파 및 원통형 판파 양자 모두에 적용되므로, 편의상 램파와 원통형 판파라는 용어는 본원에서 동의어로 사용될 것이다). 램파는 캡 부분의 초음파 굴곡 진동을 초래한다. 일부 아직 완전히 이해되지 않은 메커니즘에 의해, 작동면이 피부와 음향적으로 결합될 때, 캡 부분에서의 초음파 굴곡 진동은 피하 조직에서 상당한 초음파 횡방향 진동을 경피적으로 유도한다.

본 명세서의 교시의 일부 실시예는 US 2011/0213279의 교시와 비교하여, 실시예에 따라 다음을 포함하는 하나 이상의 이점을 갖는다:

몇몇 스위칭 메커니즘을 통해 교대로 적용되는 2개의 구동 주파수 대신에 단일의 구동 주파수의 제공만을 필요로 하는 더 단순한 디바이스;

일부의 시간에만 초음파 횡방향 진동을 유도하는 것과 대조적으로, 보다 큰 비율의 치료 시간이 조직을 가열하는 초음파 종방향 진동을 유도하는 것과 동시에, 지방세포를 파괴하는 초음파 횡방향 진동을 유도하는 데 전용되어, 초음파 종방향 진동들을 교번하게 하므로, 잠재적으로 더 짧거나 보다 효과적인 치료 세션;

초음파 횡방향 진동이 초음파 종방향 진동에 의해 가열된 조직 내 또는 조직 근처에서 실질적으로 항상 유도되므로, 잠재적으로 더 짧거나 보다 효과적인 치료 세션;

일부 실시예가 US 2011/0213279의 교시와 비교하여 보다 큰 작동면을 허용하여 임의의 한 시점에 더 큰 피부 표면을 치료할 수 있기 때문에, 잠재적으로 더 짧거나 보다 효과적인 치료 세션; 및

초음파 횡방향 진동 및 초음파 종방향 진동의 동시 유도를 갖는 디바이스의 사용이 사용자의 기술에 덜 민감하다는 것이 입증되었으므로, 잠재적으로 더 짧거나 보다 효과적인 치료 세션.

따라서, 일부 실시예에서, 본원의 교시에 따른 디바이스는 작동면이 음향적으로 결합되는 피부를 통해 피하 조직의 부피에서 상당한 초음파 횡방향 진동 및 상당한 초음파 종방향 진동을 동시에 경피적으로 유도하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 변환기 및 소노트로드는 재료의 부피가 7cm³ 내지 56cm³가 되도록 구성된다.

일부 실시예에서, 상당한 경피적으로 유도된 초음파 종방향 진동은 피하 조직의 부피의 온도를 실질적으로 상승시키기에 충분하며, 일부 실시예에서는 조직 부피의 온도를 2℃ 이상, 일부 실시예에서는 4℃ 이상, 그리고 일부 실시예에서는 6℃ 이상으로 상승시킨다. 통상적인 치료의 경우, 조직 부피의 온도를 42℃ 내지 48℃로, 일부 실시예에서는 42℃ 내지 46℃로, 그리고 일부 실시예에서는 42℃ 내지 45℃로 상승시키는 것이 통상적으로 바람직하다.

일부 실시예에서, 상당한 경피적으로 유도된 초음파 횡방향 진동은 피하 지방세포의 비가역적인 파괴를 초래하는 과정을 개시하기에 충분하다.

초음파 변환기

전술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 본 명세서의 교시에 따른 디바이스는 초음파 종방향 진동을 발생시키기 위한 초음파 변환기를 포함하며, 도 3의 초음파 변환기(12)에서 원위면(18)은 초음파 변환기(12)의 방사 표면이다.

본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 초음파 변환기는 본 명세서에서 교시의 실시를 허용하기에 충분히 강력한 초음파 종방향 진동을 발생시킬 수 있어야 한다. 변환기가 충분히 강력하지 않으면, 디바이스가 효과가 없을 것이고, 반면 변환기가 너무 강력하면, 치료받는 대상이 다칠 수 있다.

따라서, 본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 초음파 변환기는 사용 중에, 적합한 주파수의 선택된 주파수의 초음파 전력 출력, 일부 실시예에서는 40와트 내지 120와트의 초음파 전력 출력, 그리고 일부 실시예에서는 45와트 내지 100와트의 초음파 전력 출력을 가질 수 있는 초음파 변환기이다. 즉, 초음파 변환기는 선택된 주파수가 50와트 내지 80와트, 심지어는 60와트 내지 70와트의 선택된 주파수의 초음파 전력 출력을 갖는 것이 바람직하다는 것이 밝혀졌다.

임의의 적합한 유형의 초음파 변환기가 예를 들어 사전에 응력을 받은 Langevin 유형 초음파 변환기가 본 명세서의 교시를 구현하는 데 사용될 수 있다. 그러한 적합한 변환기는 다양한 상업적 소스로부터 이용 가능하다.

음향 반사기

일부 실시예에서, 본원의 교시에 따른 디바이스는 초음파 변환기의 근위면을 통해 초음파 변환기와 기능적으로 연관된 음향 반사기를 더 포함한다. 도 3에서, 디바이스(48)는 근위면(14)을 통해 초음파 변환기(12)와 기능적으로 연관된 음향 반사기(16)를 포함한다. 음향 반사기는 다양한 소스로부터 상업적으로 이용 가능한 본 기술분야의 공지된 구성 요소이다. 일부 음향 반사기는 유체로 채워진 스테인레스 강 인클로저이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)와 같은 일부 실시예에서, 음향 반사기는 예를 들어 냉각 유체 입구(66) 및 냉각 유체 출구(68)를 포함하는 냉각 어셈블리의 일부로서 구성된다.

초음파 전력 공급부

본 기술분야에 공지된 바와 같이, 초음파 진동을 발생시키기 위해 초음파 변환기를 구동하기 위해서는 초음파 구동 주파수에서 발진하는 교류 전류가 필요하다. 이러한 교류는 통상적으로 초음파 변환기와 기능적으로 연관된 초음파 전력 공급부에 의해 제공된다. 따라서, 일부 실시예에서, 본 명세서의 교시에 따른 디바이스는 작동될 때, 선택된 초음파 주파수에서 발진하는 교류를 초음파 변환기에 제공하도록 구성된, 초음파 변환기와 기능적으로 연관된 초음파 전력 공급부를 포함한다. 도 3에서, 디바이스(48)는 초음파 변환기(12)와 기능적으로 결합된 초음파 전력 공급부(34)를 포함한다.

본 명세서의 교시를 구현하기에 적합한 초음파 전력 공급부는 전술한 바와 같이 초음파 변환기가 원하는 전력 출력을 갖도록 충분한 전력을 갖는 선택된 초음파 주파수에서 발진하는 교류를 제공하도록 구성된다. 따라서, 일부 실시예에서, 초음파 전력 공급부는 전력으로 선택된 초음파 주파수에서 발동하는 교류를 제공하여, 초음파 변환기는 40와트 내지 120와트, 일부 실시예에서는 45와트 내지 100와트, 일부 실시예에서는 50와트 내지 80와트, 그리고 일부 실시예에서는 심지어 60와트 내지 70와트의 전력 출력을 갖도록 구성된다.

소노트로드

도 3에 도시된 바와 같이, 소노트로드(50)는 축(28)을 한정하는 근위 자루 부분(52) 및 원위 캡 부분(54)을 포함한다.

선택된 초음파 주파수 및 음향 진폭 트랜스포머

전술한 바와 같이, 본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 소노트로드는 선택된 초음파 주파수에 대한 음향 진폭 트랜스포머로서 기능하도록 구성된다.

선택된 초음파 주파수는 초음파 변환기의 구동 주파수, 초음파 변환기에 의해 발생된 초음파 종방향 진동의 주파수, 및 피하 조직에서 경피적으로 유도된 초음파 종방향 진동의 주파수이다.

선택된 초음파 주파수는 일부 실시예에서는 20kHz 내지 150kHz, 그리고 심지어 20kHz 내지 80kHz의 임의의 적합한 초음파 주파수이다. 즉, 선택된 초음파 주파수 및 소노트로드가 제조될 수 있는 제한된 재료 수(이는 소노트로드를 통한 사운드의 속도를 특정 값으로 제한함)에 대해 음향 진폭 트랜스포머로서 소노트로드가 구성되어야 하는 요구 사항인, 변환기 및 소노트로드를 포함하는 디바이스의 서브 어셈블리(일부 실시예에서는, 바람직하게는 대상을 치료할 시에 사용 중에 손에 들고 쓰는 핸드 피스)의 크기의 한계로 인해, 일부 바람직한 실시예에서, 선택된 주파수는 55kHz 내지 70kHz이다.

소노트로드의 길이

일부 실시예에서, 선택된 초음파 주파수에 대한 음향 진폭 트랜스포머로서 기능하는 소노트로드의 구성은 소노트로드 축(28)을 따라 소노트로드의 근위면(도 3에서 56)에서부터의 원위 작동면(62)까지의 소노트로드의 길이가 XL/2의 정수배인 것을 포함하며, XL은 선택된 초음파 주파수의 초음파 종방향 진동의 파장이며, 이는 이는 소노트로드의 근위면에서부터 작동면까지 소노트로드 축을 따른 사운드의 종방향 속도에 의존함을 본 기술분야의 통상의 기술자는 안다. 도 3에서, 근위면(56)에서부터 작동면(62)까지의 소노트로드(50)의 축 방향 길이는 55mm이며, 이는 XL/2이고, XL은 소노트로드(50)에 대한 57.5kHz의 선택된 초음파 주파수의 초음파 종방향 진동의 파장이다.

일부 실시예에서, 소노트로드의 길이는 상온(25℃)에서 소노트로드를 통한 사운드의 종방향 속도에 기초하여 설정된다.

일부 실시예에서, 소노트로드의 길이는 예상되는 동작 온도(예를 들어, 36℃ - 40℃)에 대한 소노트로드를 통한 사운드의 종방향 속도에 기초하여 설정된다.

즉, 일부 실시예에서, 소노트로드의 근위면에서부터 원위 작동면까지의 소노트로드의 길이는 50mm 이상 300mm 이하이다.

소노트로드의 구성 및 재료

본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 소노트로드는 임의의 적합한 방법을 사용하여 제조된다. 즉, 소노트로드의 진동 전송 특성을 잠재적으로 손상시킬 수 있는 불완전, 이음매, 및 계면을 피하기 위해, 일부 실시예에서, 소노트로드의 캡 부분은 소노트로드의 로드(rod) 부분과 일체로 형성된다.

본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 소노트로드는 임의의 적합한 재료로 제조된다. 낮은 음향 손실, 높은 동적 피로 강도, 캐비테이션 침식 및 화학적 불활성에 대한 저항성의 대한 필요로 인해, 적합한 재료는 티타늄, 티타늄 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 알루미늄 청동, 또는 스테인레스 강을 포함한다. 따라서, 일부 실시예에서, 소노트로드는 티타늄, 티타늄 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 알루미늄 청동, 및 스테인레스 강으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된다.

열거된 재료 중에서, 알루미늄 및 알루미늄 합금은 피부의 음향 임피던스에 가장 가까운 음향 임피던스를 가지므로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 소노트로드는 피부에 대한 우수한 음향 전송 특성을 갖는다. 따라서, 일부 바람직한 실시예에서, 소노트로드는 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된다.

일부 이러한 실시예에서, 작동면은 알루미늄 산화물로 코팅되지만, 이러한 실시예는 치료된 피부 표면 상에 알루미늄 산화물 잔여물을 남기므로 덜 바람직하다. 일부 실시예에서, 작동면은 알루미늄 산화물층 상에 음향 정합층(예를 들어, PVDF 또는 PTFE)으로 코팅된다. 이러한 이중층 코팅은 작동면과 조직과의 음향 결합을 향상시킨다. 이러한 실시예에서, 알루미늄 산화물층은 75마이크로미터 이하 두께, 50마이크로미터 이하 두께, 40마이크로미터 이하 두께, 그리고 심지어는 5마이크로미터 내지 15마이크로미터(예를 들어, 10마이크로미터)인 반면, 알루미늄 산화물층의 표면 에 적용되는 음향 정합층(예를 들어, PVDF 또는 PTFE)은 통상적으로 1 내지 50마이크로미터 두께, 바람직하게는 5 내지 20마이크로미터 두께이다.

소노트로드가 알루미늄으로 제조되는 일부 실시예에서, 작동면 상의 경질 양극 산화층은 열악한 결과를 초래할 수 있으며, 명백히 경질 양극 산화층은 피부의 음향 임피던스와 실질적으로 상이한 음향 임피던스를 갖는다. 대조적으로, 작동면 상의 연질 양극 산화층은 수용 가능한 결과를 제공한다. 따라서, 일부 실시예에서, 소노트로드의 작동면은 일부 실시예에서 5 내지 20마이크로미터 두께, 일부 실시예에서는 8 내지 12마이크로미터 두께, 예를 들어 10마이크로미터 두께의 연질 양극 산화층을 포함한다.

자루 부분

전술한 바와 같이 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 교시에 따른 소노트로드(50)는 소노트로드 축(28)을 한정하는 보다 좁은 근위 자루 부분(52) 및 보다 넓은 윈위 캡 부분(54)을 포함한다. 자루 부분(52)은 소노트로드(50)가 초음파 변환기(12)의 원위면(18)에 음향적으로 결합되는 소노트로드(50)의 근위면(56)을 지지한다. 자루 부분(52)의 원위 단부(58)는 캡 부분(54)의 후방 측면(60)과 만난다.

바람직한 실시예에서, 자루 부분은 소노트로드 축과 동축이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 자루 부분(52)은 소노트로드 축(28)과 동축이다.

자루 부분은 소노트로드 축에 수직인 임의의 적합한 단면을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 자루 부분은 소노트로드 축에 수직인 원형 단면을 갖는다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 자루 부분(52)은 소노트로드 축(28)에 수직인 원형 단면을 갖는다.

자루 부분의 테이퍼

일부 실시예에서, 선택된 초음파 주파수에 대한 음향 진폭 트랜스포머로서 기능하는 소노트로드의 구성은 자루 부분이 점점 가늘어지는 것을 포함한다. "테이퍼"라는 용어 및 이의 변형은 초음파 진동 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이 본 명세서에서 사용된다, 다시 말하자면, 근위면의 단면적은 원위 부분의 단면적보다 크고, 자루 부분의 단면적은 근위면에서부터 원위 부분 쪽으로 이동할 때 증가하지 않는다. 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있는 바와 같이, 자루 부분의 원위 단부의 단면적(a)에 대한 근위면의 단면적(A)의 비율은 음향 진폭 트랜스포머의 진폭 증폭의 크기를 결정한다. 가장 일반적인 테이퍼 구성은 도 2a(선형 테이퍼, 진폭 증폭은 A/a의 제곱근임), 도 2b(지수 테이퍼, 진폭 증폭은 A /a의 제곱근임), 및 도 2c(계단형 테이퍼, 증폭은 A/a임) 도시된 바와 같다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 자루 부분(52)은 계단형 테이퍼 구성을 갖는다.

자루 부분의 원위 부분의 단면적(a)에 대한 근위면의 단면적(A)의 비율은 임의의 적합한 비율이다. 즉, 일부 바람직한 실시예에서, 비율은 선택된 초음파 주파수를 갖는 초음파 종방향 진동의 진폭 증폭의 크기가 2.5 X 이상, 3.0 X 이상, 3.5 X 이상, 그리고 심지어 4.0 X 이상이 되도록 한다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 근위 부분(56)의 직경은 20mm인 원위 단부(58)의 직경인 20mm의 2배인 40mm이므로, 진폭 증폭의 크기는 4.0 X이다.

자루 부분의 원위 단부의 크기

바로 위에서 설명한 바와 같이, 자루 부분의 단면적(도 3에서와 같이 원형 단면을 갖는 경우에는 직경)의 주요 결정 요인은 선택된 초음파 주파수에 대한 음향 진폭 트랜스포머로서의 소노트로드의 구성이다.

즉, 자루 부분이 사용하기에 튼튼할 정도로 충분히 두꺼운 것이 중요하다. 따라서, 일부 통상적인 실시예에서, 자루 부분이 캡 부분의 후방 측면과 만나는 자루 부분의 원위 단부의 단면적은 5mm 직경 원의 단면적(20mm²) 이상, 7mm 직경 원의 단면적(38mm²) 이상, 그리고 심지어 9mm 직경 원의 단면적(64mm²) 이상이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 자루 부분(52)이 캡 부분(64)의 후방 측면(60)과 만나는 자루 부분(52)의 원위 단부(58)의 직경은 20mm이며, 따라서 314mm²의 단면적을 갖는다.

현재, 캡 부분 근처에서, 증가된 진폭 증폭뿐만 아니라 더 작은 치수가 조직에서 경피적으로 유도된 초음파 횡파와 초음파 종파 사이의 보다 균형 잡힌 에너지 분포를 야기하는 것으로 보이기 때문에, 자루 부분이 가능한 한 얇은 것이 바람직한 것으로 보인다. 임의의 한 이론에 고정되기를 바라지는 않지만, 현재, 보다 작은 자루 부분은 캡 부분이 보다 더 축 처지게(floppier) 하고 따라서 굴곡 진동을 보다 쉽게 받을 수 있게 하는 것으로 보인다.

따라서, 일부 통상적인 실시예에서, 자루 부분이 캡 부분의 후방 측면과 만나는 자루 부분의 원위 단부의 단면적은 25mm 직경 원의 단면적(491mm²) 이상, 23mm 직경 원의 단면적(415mm²) 이상, 그리고 심지어 21mm 직경 원의 단면적(346mm²) 이상이다.

자루 부분과 캡 부분의 만남

전술한 바와 같이, 자루 부분은 캡 부분의 후방 측면과 만난다.

일부 실시예에서, 자루 부분의 원위 단부는 예를 들어 도 3에 도시된 디바이스(48)에서 직각으로 캡 부분의 후방 측면과 만난다.

일부 실시예에서, 디바이스는 자루 부분의 원위 단부가 캡 부분의 후방 측면과 만나는 필렛(내측으로 만곡된 만남)을 더 포함하여, 만남을 기계적으로 강화시킨다.

일부 실시예에서, 디바이스는 (자루 부분의 샤프트와 캡 부분의 후방 측면을 연결하는 직선 세그먼트인 소노트로드 축을 포함하는 단면에서) 챔퍼를 더 포함하며, 여기서 자루 부분의 원위 단부는 캡 부분의 후방 측면과 만나, 만남을 기계적으로 강화시킨다.

캡 부분

전술된 바와 같이 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 캡 부분(54)은 근위를 향하는 후방 측면(60), 소노트로드(50)의 원위 작동면(62), 및 외주부(64)가지고, 여기서 자루 부분(52)의 원위 단부(58)는 캡 부분(54)의 후방 측면(60)과 만나고, 여기서 자루 부분(52)의 원위 단부(58)가 캡 부분(54)의 후방 측면(60)과 만나는 경우, 소노트로드 축(28)에 수직인 캡 부분(54)의 단면적은 소노트로드 축(28)에 수직인 자루 부분(52)의 원위 단부(58)의 단면적보다 4배 이상 크다.

바람직한 실시예에서, 캡 부분은 소노트로드 축과 동축이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 캡 부분(52)은 소노트로드 축(28)과 동축이다.

캡 부분은 소노트로드 축에 수직인 임의의 적합한 단면을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 캡 부분은 소노트로드 축에 수직인 원형 단면을 갖는다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 캡 부분(54)은 소노트로드 축(28)에 수직인 원형 단면을 갖는다.

작동면 및 후방 측면

작동면은 소노트로드 축에 수직인 임의의 적합한 형상을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 작동면은 원형이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 작동면(62)은 소노트로드 축(28)에 수직인 원 형상을 갖는다.

일부 실시예에서, 작동면의 표면적의 70% 이상이 평면이고 소노트로드 축에 수직이다. 이러한 일부 실시예에서, 작동면의 표면적의 80% 이상, 90% 이상, 그리고 심지어 95% 이상이 평면이고 소노트로드 축에 수직이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 작업 영역(62)의 표면적의 95% 이상은 평면이고 소노트로드 축(28)에 수직이다.

일부 실시예에서, 작동면의 표면적의 70% 이상이 평면이고 소노트로드 축에 수직이다. 이러한 일부 실시예에서, 후방 측면의 표면적의 80% 이상, 90% 이상, 그리고 심지어 95% 이상이 평면이고 소노트로드 축에 수직이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 후방 측면(60)의 표면적의 95% 이상은 평면이고 소노트로드 축(28)에 수직이다.

일부 바람직한 실시예에서, 작동면 및 후방 측면 양자 모두의 표면적의 70% 이상이 평면이고 서로 평행하다. 이러한 일부 바람직한 실시예에서, 작동면 및 후방 측면 양자 모두의 표면적의 80% 이상, 90% 이상, 그리고 심지어 95% 이상이 평면이고 서로 평행하다. 일부 바람직한 실시예에서, 작동면과 후방 측면의 평면 및 서로 평행한 부분은 또한 소노트로드 축에 수직이다. 임의의 하나의 이론에 고정되기를 바라지 않으면서, 현재, 작동면 및 후방 측면 양자 모두의 상당한 부분이 평면이고 서로 평행할 때, 캡 부분은 램파의 전파를 보다 쉽게 가능하게 하고, 캡 부분은 "더 축 처지고" 따라서 굴곡 진동을 받기 더 쉽다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 작동면(62) 및 후방 측면(60) 양자 모두의 표면적의 95% 이상은 평면이고, 서로 평행하고, 소노트로드 축(28)에 수직이다.

작동면 및 후방 측면의 평활도

도입부에서 전술된 바와 같이, US 2011/0213279의 교시는 바람직하게는 소노트로드의 작동면이 횡파 전송 융기부를 포함하는 경우 구현된다.

대조적으로, 본 명세서의 교시를 구현할 때, 작동면 및 후방 측면 양자 모두가 매끄럽고 특징이 없는 것이 바람직하고, 일부 실시예에서는 중요하다는 것이 밝혀졌다. 그 외에 매끄러운 작동면 상의 200마이크로미터 높이의 동심원 링은 피하조직의 초음파 횡진동의 유도에 비교적 비효율적이라는 것이 밝혀졌다. 임의의 한 이론에 고정되기를 바라지 않으면서, 현재, 표면 변화는 램파 및/또는 굴곡 진동의 형성 및/또는 전파를 방해하는 것으로 보인다.

따라서, 일부 실시예에서, 소노트로드의 작동면의 평면 부분은 매끄럽다.

일부 실시예에서, 소노트로드의 작동면의 평면 부분은 200마이크로미터, 100마이크로미터, 50마이크로미터, 및 심지어 20마이크로미터보다 큰 표면 변화가 없다.

몇몇 실시예에서, 캡 부분의 후면 측면의 평면 부분은 매끄럽다. 일부 실시예에서, 캡의 후면 측면의 평면 부분은 200마이크로미터, 100마이크로미터, 50마이크로미터, 및 심지어 20마이크로미터보다 큰 표면 변화가 없다.

도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 작동면(62) 및 후방 측면(60) 양자 모두의 평면 부분은 매끄럽고 20마이크로미터보다 큰 표면 변화가 없다.

캡 부분의 두께

본 명세서에 사용된 바와 같이, 캡 부분의 두께는 소노트로드 축을 따른 종방향 치수로서 정의된다. 일반적으로, 캡 부분은 가능한 한 얇아서, 캡 부분이 더 축 처지게 하는 것이 바람직하다. 동시에, 캡 부분은 충분히 튼튼할 만큼 두꺼울 필요가 있다.

일부 실시예에서, 캡 부분의 두께는 XL/10 이하이며, XL은 선택된 초음파 주파수의 초음파 종방향 진동의 파장이다.

일부 실시예에서, 캡 부분은 2mm 이상, 3mm 이상, 4mm 이상, 그리고 심지어 5mm 이상 두께이다.

일부 실시예에서, 캡 부분은 10mm 이하, 9mm 이하, 8mm 이하, 그리고 심지어 7mm 이하 두께이다.

도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 캡 부분(54)은 6mm 두께이다.

외주부

본 명세서의 교시에 따른 디바이스의 소노트로드의 캡 부분의 외주부는 임의의 적합한 외주부이다. 즉, 일부 실시예에서, 외주부는 측면에서 볼 때 직선이다. 즉, 일부 실시예에서, 외주부는 측면에서 볼 때 소노트로드 축에 평행한 직선이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 측면에서 볼 때, 링 부분의 외주부(64)는 소노트로드 축(28)에 평행한 직선이다. 임의의 하나의 이론에 고정되기를 바라지 않으면서, 현재, 외주부가 직선, 특히 소노트로드 축에 평행한 직선일 때, 램파가 캡 부분에서 보다 쉽게 전파되는 것으로 보인다.

외주부가 후방 측면 또는 작동면 중 어느 일방과 만나는 외주부의 에지는 임의의 적합한 구성이다.

일부 실시예에서, 캡 부분의 외주부가 후방 측면, 작동면, 또는 후방 측면과 작동면과 작동면 양자 모두와 만나는 에지는 직각이다, 다시 말하자면, 후방 측면/작동면은 직각으로 외주부와 교차한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 외주부(64)가 후방 측면(60)과 만나는 에지는 직각이다.

특히 작동면의 직각 에지의 단점은 이들이 긁거나, 그렇지 않으면 사람에게 불쾌감을 줄 수 있다는 것이다. 따라서, 일부 실시예에서, 캡 부분의 외주부가 후방 측면, 작동면, 또는 후방 측면과 작동면 양자 모두와 만나는 에지는 직각이 아니다(예를 들어, 경사지거나 둥글게 됨). 예를 들어, 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 외주부(64)가 작동면(62)과 만나는 에지는 둥글게 된다.

원통형 캡 부분

본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 도 3에 도시된 바와 같은 일부 바람직한 실시예에서, 캡 부분의 작동면과 후방 측면 양자 모두의 90% 이상이 평면이고 소노트로드 축에 수직이고, 캡 부분의 외주부는 측면에서 봤을 때 소노트로드 축에 평행한 직선이고, 캡 부분의 측면 단면은 직사각형이고, 캡 부분은 (둥글게 되거나 경사질 수 있는 에지를 제외하고) 실질적으로 직원통(right cylinder)이다. 현재, 이러한 실시예는 피하 조직에서 초음파 횡파 및 초음파 종파의 가장 균형 잡힌 경피 유도를 제공하는 데 바람직한 것으로 보인다.

캡 부분의 크기

(소노트로드 축에 수직인 단면적 또는 등가적으로, 원형 캡 부분의 직경의 면에서) 캡 부분의 크기는 임의의 적절한 크기이다.

현재, 굴곡 진동의 진폭을 가능한 한 크게 할 수 있으므로 캡 부분 및 작동면이 가능한 한 크고, 다른 모든 것들이 동일하다면 보다 큰 캡 부분이 "더 축 처지는" 것이 유리한 것으로 보인다. 반면에, 작동면이 너무 커서 치료될 피부 표면과의 접촉이 곤란한 큰 캡 부분은 피하 조직에서 횡파 초음파 진동을 효율적으로 유도하기에는 아마도 부적합하다.

따라서, 일부 실시예에서, 캡 부분의 종방향 중심(도 3의 선(70)으로 표시됨)을 통과하는 캡 부분의 소노트로드 축에 수직인 단면의 면적은 150mm의 직경 원의 단면의 면적(17700mm²) 이하, 130mm 직경 원의 단면의 면적(13300mm²) 이하, 그리고 심지어 100mm 직경 원의 단면의 면적(7850mm²) 이하이다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 캡 부분(54)의 직경은 88㎜이며, 따라서 캡 부분(54)의 종방향 중심(70)을 통한 캡 부분(54)의 소노트로드 축(28)에 수직인 단면의 면적은 6080㎜²이다.

전술한 바와 같이, 자루 부분(52)의 원위 단부(도 3의 58)가 캡 부분(54)의 후방 측면(60)과 만나는 일부 바람직한 실시예에서, 축에 수직인 캡 부분(54)의 단면적은 소노트로드 축(28)에 수직인 자루 부분(52)의 원위 단부(58)의 단면적보다 4 배 이상 크다. 임의의 하나의 이론에 고정되기를 바라지 않으면서, 현재, 보다 작은 캡 부분은 효율적인 굴곡 진동에 대해 불충분하게 "축 처질" 것으로 보인다. 일부 실시예에서, 캡 부분의 단면적은 자루 부분의 원위 단부의 단면적보다 심지어 6배 이상, 8배 이상, 10배 이상, 12배 이상, 14배 이상, 그리고 심지어 16배 이상 더 크다. 도 3에 도시된 디바이스(48)에서, 캡 부분(54)의 직경은 88mm이고 자루 부분(52)의 원위 단부(58)의 직경은 20mm이어서, 자루 부분(52)의 원위 단부(58)가 캡 부분(54)의 후방 측면(60)과 만나는 경우, 소노트로드 축(28)에 수직인 캡 부분(54)의 단면적은 원위 단부(58)의 단면적의 19.4배이다.

냉각 어셈블리

본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있는 바와 같이, 초음파 변환기의 동작 중에, 연관된 소노트로드는 소노트로드의 작동면과의 피부 접촉을 불편하거나 심지어 유해하게 만드는 온도로 가열될 수 있다. 또한, 피하 조직의 가열은 피부의 과도한 가열을 야기할 수 있다.

디바이스가 사용될 때 그러한 바람직하지 않은 영향의 발생률을 감소시키기 위해, 일부 실시예에서, 디바이스는 작동면의 적어도 일부를 능동적으로 냉각하도록 구성된다. 이를 위해, 일부 실시예에서, 디바이스는 작동될 때, (예를 들어, 변환기의 근위 단부 또는 작동면과 열적으로 연통하는 소노트로드를 냉각시킴으로써) 작동면의 적어도 일부를 직접 또는 간접적으로 냉각하도록 구성된 냉각 어셈블리를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 디바이스는 작동면과 열적으로 연통하는 냉각 유체 채널을 더 포함한다, 예를 들어 예를 들어 냉각 유체 채널이 소노트로드와 열적으로 연통한다.

디바이스의 사용 중에, 이러한 냉각 유체 채널은 냉각 유체 채널을 통해 냉각 유체를 구동하는 적절히 구성된 냉각 디바이스 또는 냉각 어셈블리와 기능적으로 연관됨으로써, 작동면을 냉각한다. 일부 실시예에서, 디바이스는 작동될 때, 냉각 유체 채널을 통해 냉각 유체를 구동하도록 구성됨으로써 작동면을 냉각하는, 냉각 유체 채널과 기능적으로 연관된 냉각 어셈블리를 더 포함한다.

이러한 냉각 어셈블리의 구성 및 사용은 출원인의 미국 특허 제9,545,529호에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에서 완전히 제시된 바와 같이 참조에 의해 포함된다.

디바이스를 사용한 치료 방법

본 명세서의 교시에 따른 디바이스는 본 명세서의 교시에 따라 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법을 구현하는 데 사용될 수 있다. 본 명세서의 교시의 일부 실시예 중 일 양태에 따르면, 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법이 제공되며, 방법은

피하 조직을 실질적으로 가열하기에 충분한 에너지를 전하기에 충분한 초음파 종방향 진동(피부 표면에 수직임); 및

피하 조직의 지방세포를 파괴하는 데 충분한 에너지를 전하는 피하 조직에서의 초음파 횡방향 진동(피부 표면에 평행함) 양자 모두를 동시에 경피적으로 유도한다.

일부 실시예에서, 초음파 종방향 진동 및 초음파 횡방향 진동의 동시 유도는 피부 표면에 근접한 피하 지방의 양의 감소를 야기하는 과정을 개시한다.

일부 실시예에서, 초음파 종방향 진동은 본 명세서의 교시의 디바이스를 참조하여 전술한 바와 같이 피하 조직의 온도를 상승시키기에 충분한 에너지를 전한다.

일부 실시예에서, 치료 세션은 하나 이상의 치료 이벤트를 포함한다. 치료 세선(통상적으로 15분 내지 60분) 중에, 조작자는 디바이스를 사용하여 대상의 피하 지방을 경피적으로 치료한다. 각각의 치료 이벤트 중에, 조작자는 통상적으로 대상의 피부의 영역 위로 작동면을 슬라이딩하여, 유도된 종방향 진동의 작용에 의해 피부의 영역 부근의 피하 조직을 반드시 균일하게 가열하게 한다.

단일 치료 이벤트는 임의의 적합한 지속 기간이다. 일부 실시예에서, 단일 치료 이벤트는 30초 이상의 지속 기간을 갖는다.

일부 실시예에서, 초음파 전력 공급부는 치료 이벤트 전체에 걸쳐 구동 전류를 공급하도록 계속적으로 작동된다.

일부 실시예에서, 초음파 전력 공급부는 치료 이벤트 중에 간헐적으로 작동된다.

일부 실시예에서, 치료 이벤트 동안, 선택된 주파수를 갖는 구동 전류는 초음파 변환기에 공급되는 유일한 구동 전류이다.

일부 실시예에서, 작동면은 피부 표면과 직접 음향적으로 결합된다.

일부 실시예에서, 작동면은 유체(예를 들어, 석유 젤리 또는 초음파 젤(예를 들어, a미국 조지아주 아틀란타의 GF Health Products Inc의 Graham-Field Ultrasound Gel)과 같은 임피던스 정합 재료)를 통해 피부 표면과 간접적으로 음향적으로 결합된다.

일부 실시예에서, 치료 이벤트 중에, 42℃ 이하에서 작동면의 온도를 유지한다. 일부 이러한 실시예에서, 온도를 유지하는 것은 디바이스의 일부인 냉각 어셈블리를 동작시킴으로써 수행된다.

일부 실시예에서, 대상의 피부 표면의 일부는 능동적으로 냉각된다.

일부 실시예에서, 방법은 치료 이벤트 중에, 일부 실시예에서 작업 표면에 인접한 피부 표면의 일부를 냉각시킴으로써 작동면에 근접한 피부 표면의 일부의 냉각을 수행하는 단계를 더 포함한다. 일부 이러한 실시예에서, 작동면은 예를 들어 (예를 들어 소노트로드에 인접한 또는 소노트로드를 통한) 작동면에 근접한 냉각 유체의 통로에 의해 냉각되어, 피부 표면의 일부의 냉각을 수행한다.

명확한 설명을 위해 별도의 실시예의 맥락에서 설명된 본 발명의 특정 특징은 또한 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 반대로, 간략화를 위해 단일 실시예의 맥락에서 설명된 본 발명의 다양한 특징은 또한 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위 조합으로, 또는 본 발명의 임의의 다른 설명된 실시예에 적합하게 제공될 수 있다. 다양한 실시예의 맥락에서 설명된 특정 특징은 실시예가 이들 요소 없이는 동작하지 않는 한, 그러한 실시예의 본질적인 특징으로 간주되어서는 안 된다.

본 발명이 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 많은 대안예, 수정예, 및 변형예가 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다는 것이 명백하다. 따라서, 첨부된 청구항의 범주 내에 속하는 이러한 모든 대안예, 수정예, 및 변형예를 포함하고자 한다.

본 출원에서의 임의의 참조 문헌의 인용 또는 식별은 그러한 참조 문헌이 본 발명의 선행 기술로서 이용 가능하다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

섹션 표제는 명세서의 이해를 용이하게 하기 위해 본 명세서에서 사용되며, 필수적으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

부록

소노트로드

설명:

1. 샌드위치 유형의 Langevin 변환기(사전에 응력을 받음)는 4개의 6mm 압전 세라믹 링으로 구성된다. 동작 주파수는 58-69kHs이다(도 1).

링은 토크 45N/m 내지 100N/m으로 사전에 응력을 받았다.

2. 압전 세라믹 링은 극성 커패시터(예컨대 전해 커패시터)에 의해 시뮬레이션될 수 있다. 변환기는 병렬로 연결된 4개의 커패시터이다(도2).

3. 변환기에서 소비되는 DC 전류는 최대 1500mA이다. DC 공급 전압 85VDC; 따라서 공진 시스템의 입력 전력은 130W이다.

HF 전력에서 음향 전력으로의 변환 효율은 약 40-50%이므로 초음파 전력은 60-70W이며,

소노트로드의 접촉 면적은 61cm²이고, 음향 전력 플럭스(강도)는 1.1-1.2W/cm²이다.

4. 보통, 우리는 초음파 변환기의 여기를 위해 공진 원리를 사용하며, 이는 선택된 주파수에서, 공진 인덕터(L)는 변환기의 커패시턴스(C)와 직렬로 연결됨을 의미한다.

변환기의 커패시턴스는 5.68nF와 같다(100kHz에서 측정).

따라서, 최적 주파수(f) 59.2kHz에서의 공진 인덕터는 공진 조건

XL = Xc 2nfL = 1/2nfC

으로부터 도출되며,

여기서:

XL - 유도 리액턴스(Ohm, 옴), 및

Xc - 용량성 리액턴스(옴).

공진 인덕터는 대략 L = 1.3mH와 같다.

5. 우리는 인덕터를 두 부분으로 물리적으로 나눈다:

11 - 고주파(HF) 발생기에 위치된 튜닝 불가능한 인덕터, 및

12 - 핸드 피스의 커넥터 블록에 위치된 튜닝 가능한 인덕터. 이 인덕터(L2)는 개별 초음파 변환기에 대해 튜닝되어야 한다.

6. <HF> 발생기 또는 클래스 E 증폭기로 동작한다. "클래스 E를 뒷받침하는 아이디어는 MOSFET 내의 다양한 커패시턴스가 높은 주파수에서 효율 및 동작에 미치는 영향을 감소시키거나 없애는 것이다. 주요 동작 조건은 디바이스 양단에 전압이 없을 때에만 MOSFET이 스위칭(켜짐)되는 것이다. 이는 이를 통해 대부분의 <HF> 증폭기의 주요 손실 성분인 스위칭 손실을 없앤다." -- 출처:

7. 전술한 공진 회로는 클래스 E 증폭기에 대한 저 옴 부하이다.

8. 회로 튜닝의 주된 임무는 전기 및 음향 공진의 일치를 달성하는 것이다. 이 회로의 튜닝은 공진 음향파를 생성하는 동작 전기 주파수의 사전 검색을 포함한다. 소노트로드의 특정 기하학적 구조 및 튜닝은 이러한 일치를 제공한다.

9. 소노트로드의 기하학적 구조는 도 3에 도시되어 있다.

가장 중요한 치수는 다음과 같다:

L3 - 적용 도구의 두께.

L3는 소노트로드 재료(알루미늄 6061 96-99% Al, 1% Mg)에서의 사운드의 λ/2(반파장)보다 훨씬 작아야 한다. L3은 효율적인 굴곡을 생성할 만큼 충분히 얇아야 한다. 본 발명의 일 실시예에서, L3 <= λ/10이다. L3은 보다 높은 출력에서 더 두꺼울 수 있다.

사운드 속도는 C = 6300/초(근사치)이다.

따라서, 반파장 공진 주파수는

λ/2 = c/Fw

일 것이며, 여기서 Fw는 동작 주파수 57.5kHz이며, 예를 들어 여기서 λ/2 = 11/2 = 5.5cm이다.

우리의 경우에, 우리는 L3 = 0.6cm를 선택했으며, 이는 대략 λ/2인 0.1이다. 소노트로드 길이 L2는 λ/2(즉 5.5cm)와 같다. 따라서, 초음파 발진의 진폭의 최대치는 소노트로드의 입력 표면(S1)에 있고, 결과적으로 진폭의 최대치는 또한 소노트로드의 출력 표면(S3)에 위치한다.

소노트로드 길이를 통해 진폭(응력) 변형을 분석해 본다(하기의 도4).

표면 S1에서의 진폭이 A1과 같으면, 표면 S2 상에서, 진폭 A2는 0에 이른다(최대 응력). 표면 S2로부터 축 x를 따라 진폭은 확대 계수(a) a =D1/D2 공식(도 3)에 의해 정의된 값 A3까지 증가하기 시작했다. 우리의 경우에, a = 8.8cm/2cm= 4.4이다.

따라서, 표면 S1에서의 진폭이 표면 S3의 중앙 영역에서 5㎛라면, 22㎛를 달성한다.

적용된 표면 S3의 중앙 영역은 높은 진폭을 갖는 강한 진동을 얻는다. 소노트로드의 디스크 부분은 얇고 유연하다. 중앙 영역에서 진동을 시작하여, (유도 또는 램) 파를 발생시키며, 이는 판의 중앙 부분에서부터 에지로, 따라서 초기 파 전파에 직교하는 방향으로 전파한다.

이 파의 유형은 대칭 판파이다.

인용:

"판파는 재료에서 몇 파장 두께로만 발생될 수 있는 것을 제외하고 표면파와 비슷하다. 램파는 재료의 두께 전체에 걸쳐 테스트 표면에 평행하게 전파되는 복잡한 진동파이다. 램파 전파는 구성 요소의 밀도 및 탄성 재료 특성에 따라 달라진다. 또한, 테스트 주파수 및 재료 두께에 많은 영향을 받는다. 램파는 소스에서의 파의 속도의 평행 성분이 테스트 재료에서의 파의 속도와 같은 입사각에서 발생된다.

램파를 사용하면, 여러 가지 모드의 입자 진동이 가능하지만, 가장 일반적인 두 가지는 대칭 및 비대칭이다. 입자의 복잡한 움직임은 표면파에 대한 타원형 궤도와 유사하다. 대칭 램파는 판의 정중면에 대해 대칭하는 방식으로 움직인다. 이는 파가 파 움직임 방향으로 판을 "늘리고 압축"하기 때문에 이것을 신장 모드라고 불리기도 한다. 대칭 모드에서의 파 움직임은 여기 힘이 판에 평행할 때 가장 효율적으로 생성된다. 비대칭 램파 모드는 움직임의 많은 부분이 판에 수직한 방향으로 이동하고, 판에 평행 한 방향으로는 약간의 움직임이 발생하기 때문에 종종 "굴곡 모드"라고 불린다. 이 모드에서는, 두 표면이 동일한 방향으로 이동함에 따라 판 본체가 구부러진다."

평면 정재파는 도 5에 도시된 직경 D를 통해 초음파 에너지의 분포를 형성한다:

초음파의 종방향 부분을 발생시키는 중앙 영역은 가장 에너지가 많다. 에지 영역은 순수한 평면파이다. 초음파의 앞부분의 대략적인 경로가 또한 위의 도 5 및 아래의 도 6에 도시되어 있다.

도 5

평면 유도파 발생의 주요 조건을 다시 상기시키고자 한다, 판의 두께는 판 재료에서의 파장 미만이어야 한다(아래 도면).

도 6 - 생물학적 조직과 평면파의 상호 작용

위의 그림(Wavesounds LLC)은 전단파(SH)와 판(램) 파 사이의 차이에 대해 논의한다.

판파는 판 재료의 입자의 굴곡 및 압축 움직임의 복합이며, 따라서 파의 2가지 성분이 있다: 파 전파 방향과 일치하는 압축 및 파 전파와 판 표면에 직교하는 굴곡. 파의 굴곡 성분은 생물학적 조직에 의해 집중적으로 흡수된다. 압축은 깊게 전파될 수 있다.

생물학적 조직으로 파 방출의 각도는 상이하다(아래 도 9 참조).

압축 성분은 소노트로드의 적용면과 실질적으로 평행하게 방출되지만, 굴곡 성분은 이 표면에 수직이다.

이 초음파의 침투 깊이는 15-25mm이다. 압축 성분은 또한 상이한 층(진피/피하 및 피하조직/근육) 사이의 경계로부터 반사된다.

그래프는 상이한 깊이에서 3D 래스터 스캔의 함수로서의 음압을 나타낸다.

테스트는 1mm 바늘 수중 청음기로 수행되었다.

본 발명의 치료의 결과

Claims

피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스(48)로서,
a. 근위면(14) 및 원위면(18)을 갖는, 초음파 진동을 발생시키기 위한 초음파 변환기(12); 및
b. 소노트로드 축(28)을 한정하는 원위 캡 부분(54) 보다 좁은 근위 자루 부분(52) 및 상기 원위 캡 부분(54) 보다 넓은 상기 원위 캡 부분(54)을 포함하는 소노트로드(50)를 포함하고,
상기 자루 부분(52)은 원위 단부(58)를 가지며 상기 소노트로드(50)의 근위면(56)을 지지하고, 상기 소노트로드(50)는 상기 소노트로드(50)의 상기 근위면(56)을 통해 상기 초음파 변환기(12)의 상기 원위면(18)에 음향적으로 결합되고,
상기 캡 부분(54)은 근위를 향하는 후방 측면(60), 상기 소노트로드(50)의 원위 작동면(62), 및 외주부(64)를 가지고,
상기 자루 부분(52)의 상기 원위 단부(58)는 상기 캡 부분(54)의 상기 후방 측면(60)과 만나고,
상기 자루 부분(52)의 상기 원위 단부(58)가 상기 캡 부분(54)의 상기 후방 측면(60)과 만나는 경우, 상기 소노트로드 축(28)에 수직인 상기 캡 부분(54)의 단면적은 상기 소노트로드 축(28)에 수직인 상기 자루 부분(52)의 상기 원위 단부(58)의 단면적보다 8배 이상 크고,
상기 소노트로드(50)는 선택된 초음파 주파수에 대한 음향 진폭 트랜스포머로서 구성되고,
상기 캡 부분(54)은 적어도 2mm 이상 10mm이하의 두께를 가지며,
상기 원위 작동면(62)과 상기 캡 부분(54)의 상기 후방 측면(60)의 적어도 70%는 평면이고 소노트로드 축(28)에 수직이고,
상기 캡 부분(54)의 외주부는 측면에서 볼 때 상기 소노트로드 축(28)에 평행한 직선이고, 상기 외주부의 에지는 직각이 아닐 수 있는 것을 특징으로 하는 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 작동면(62)이 음향적으로 결합되는 피부를 통해 피하 조직에서 초음파 횡방향 진동 및 상당한 초음파 종방향 진동을 동시에 경피적으로 유도하도록 구성되는, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
작동될 때, 상기 선택된 초음파 주파수에서 발진하는 교류를 상기 초음파 변환기에 제공하도록 구성된, 상기 초음파 변환기(12)와 기능적으로 연관된 초음파 전력 공급부(34)를 더 포함하는, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 소노트로드(50)의 상기 근위면(56)에서부터 상기 원위 작동면(62)까지의 상기 소노트로드의 길이는 50mm 이상 300mm 이하인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 소노트로드(50)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로부터 선택된 재료로 제조되고, 상기 작동면(62)은 경질 양극산화층을 포함하고, 상기 경질 양극산화층은 5 내지 20마이크로미터 두께를 갖는 것일 수 있는 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 소노트로드(50)의 상기 자루 부분(52)은 점점 가늘어지고,
상기 자루 부분(52)의 상기 원위 단부(58)의 단면적에 대한 상기 소노트로드(50)의 상기 근위면(56)의 단면적의 비율은 상기 선택된 초음파 주파수를 갖는 초음파 종방향 진동의 진폭 증폭의 크기가 2.5배 이상이 되도록 하는, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 자루 부분(52)이 상기 캡 부분(54)의 상기 후방 측면(60)과 만나는 상기 자루 부분의 상기 원위 단부(58)의 단면적은 5mm 직경 원의 단면적(20mm²) 이상 및 25mm 직경 원의 단면적(491mm²) 이하인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 작동면(62)의 표면적의 80% 이상은 평면이고 상기 소노트로드 축(28)에 수직인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 후방 측면(60)의 표면적의 80% 이상은 평면이고 상기 소노트로드 축(28)에 수직인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 소노트로드(50)의 상기 작동면(62)의 평면 부분과 상기 소노트로드(50)의 상기 캡부분(54)의 상기 후방측면의 평면부분은 모두 200마이크로미터보다 큰 표면 변화가 없는, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 캡 부분의 상기 소노트로드 축에 수직인 단면의 면적은 150mm 직경 원의 단면의 면적(17700mm²) 이하인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 자루 부분의 상기 원위 단부가 상기 캡 부분의 상기 후방 측면과 만나는 경우, 상기 축에 수직인 상기 캡 부분의 단면적은 상기 소노트로드 축에 수직인 상기 자루 부분의 상기 원위 단부의 단면적보다 12배 이상 큰, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 자루 부분의 상기 원위 단부가 상기 캡 부분의 상기 후방 측면과 만나는 경우, 상기 축에 수직인 상기 캡 부분의 단면적은 상기 소노트로드 축에 수직인 상기 자루 부분의 상기 원위 단부의 단면적보다 14배 이상 큰, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 자루 부분의 상기 원위 단부가 상기 캡 부분의 상기 후방 측면과 만나는 경우, 상기 축에 수직인 상기 캡 부분의 단면적은 상기 소노트로드 축에 수직인 상기 자루 부분의 상기 원위 단부의 단면적보다 16배 이상 큰, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 선택된 초음파 주파수는 20kHz 내지 150kHz인,피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 근위면(56)에서부터 상기 작동면(62)까지의 상기 소노트로드(50)의 축 방향 길이는 XL/2의 정수배이고, 상기 XL은 상기 선택된 초음파 주파수의 초음파 종방향 진동의 파장인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 작동면(62)과 상기 캡 부분(54)의 상기 후방 측면(60)의 적어도 90% 이상은 평면이고 상기 소노트로드 축(28)에 수직인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 작동면(62)과 상기 캡 부분(54)의 상기 후방 측면(60)의 적어도 95% 이상은 평면이고 상기 소노트로드 축(28)에 수직인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 캡부분(54)의 상기 두께는 XL/10과 같거나 작으며, 상기 XL은 상기 선택된 초음파 주파수의 초음파 종방향 진동의 파장인, 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 캡부분(54)의 상기 단면은 직사각형이고, 상기 캡부분(54)은 직원통(right cylinder)이고, 둥글거나 경사진 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 피하 지방 조직을 치료하기에 적합한 디바이스.
피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법으로서,
i. 작동면을 갖는 판을 제공하는 단계;
ii. 상기 판을 상기 작동면을 통해 피부 표면과 음향적으로 결합시키는 단계; 및
iii. 수직선 소스로 상기 판에 초음파 주파수 원통형 판파를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 판에 형성된 상기 원통형 판파는 상기 판의 초음파 굴곡 진동을 야기하여 피하 조직에서 초음파 횡파를 경피적으로 경피적으로 유도하는 것과 동시에, 피하 조직에서 초음파 종파를 경피적으로 유도하는 단계를 더 포함하는, 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법.
제21항에 있어서,
상기 초음파 횡파는 상기 피하 조직 내의 지방세포를 파괴시키는, 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법.
제21항에 있어서,
상기 수직선 소스는 초음파 종파인, 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법.
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제21항에 있어서,
상기 초음파 종파는 상기 피하 조직을 가열하는, 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법.
제21항에 있어서,
상기 초음파 횡파는 상기 판에 수직으로 전파되고 상기 수직선 소스를 구성하는 초음파 종파와 함께 상기 피하 조직에서 유도되는, 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법.
피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법으로서,
i. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항 따른 디바이스를 제공하는 단계 - 초음파 변환기는 초음파 전력 공급부와 기능적으로 연관됨 -;
ii. 지속 기간을 갖는 치료 이벤트에 있어서, 상기 초음파 전력 공급부가 작동되는 동안 피부 표면과 음향적으로 결합된 작동면을 유지하여 선택된 초음파 주파수를 갖는 구동 전류를 상기 초음파 변환기에 공급하는 단계를 포함함으로써,
피하 조직을 가열하기에 충분한 에너지를 전하기에 충분한 초음파 종방향 진동; 및
상기 피하 조직 내의 지방세포를 파괴하기에 충분한 에너지를 전하기에 충분한 피하 조직에서의 초음파 횡방향 진동 양자 모두를 동시에 경피적으로 유도하는, 피하 지방을 경피적으로 치료하는 방법.
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