KR20100014365A

KR20100014365A - 의료 장치, 의료적 치료 장치 및 의료적 치료 방법

Info

Publication number: KR20100014365A
Application number: KR1020097016130A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 브리트바; 알렉산더 드베린; 지브 카르니
Original assignee: 알마 레이저 엘티디.
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2010-02-10
Also published as: WO2008093319A2; US20080183167A1; EP2114277A4; US9283029B2; CN102137629A; EP2114277A2; WO2008093319A3; BRPI0721016A2

Abstract

본 발명에 따른 의료적 치료 방법은 복수의 돌출부와 피부 표면 사이에 공간(76)을 유지하도록 환자(32)의 피부 표면(64) 근방에 배치된 돌출부(56) 어레이를 갖는 애플리케이터(24, 60, 73)를 준비하는 단계를 포함한다. RF 전력에 응답하여, 공간 내의 유체 매질을 통해 피부 표면 상의 각 지점과 복수의 돌출부 사이에 전기 방전(72)이 발생하도록 RF(Radio-frequency) 전력이 애플리케이터(applicator)에 인가된다.

Description

의료 장치, 의료적 치료 장치 및 의료적 치료 방법{SKIN TREATMENT USING A MULTI-DISCHARGE APPLICATOR}

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2007년 1월 31일 출원된 미국 임시 특허출원 제60/887,352호를 우선권 주장하며, 이 특허출원은 본 명세서에 참고로서 포함된다.

본 발명은 의료적 치료 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 RF(radio-frequency) 전기 에너지를 사용하여 조직을 치료하는 장치에 관한 것이다.

전자기 에너지, 특히 RF 에너지의 인가에 의한 피부층의 의료적 치료 분야에서 많은 기법들 및 장치들이 알려져 있다. "RF"란 용어는 본 특허명세서 및 청구범위에서 수 킬로헤르츠 내지 수백 가가헤르츠 범위의 임의의 주파수의 전자기파를 지칭하는데 널리 사용된다.

예를 들어, 본 명세서에서 참고로서 포함되는 PCT 국제 공개 WO 2006/077567은 RF 에너지를 사용하여 생체 조직을 가열하는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 이 시스템은 RF 소스, 위상 시프터, 임피던스 매칭 네트워크 및 셀룰라이트 신체의 선택적인 가열에 사용될 수 있는 애플리케이터(applicator)에 연결된 공진기를 포함한다.

일부 치료 기법은 피부에 에너지를 전달하기 위해 RF 플라즈마 방전을 사용한다. 예를 들면, 본 명세서에 참고로서 포함되는 미국특허출원공개 제2006/0189976호는 전극으로부터 치료할 생체 조직의 표면으로의 전류 경로가 형성되어 기체 흐름을 점화하고 플라즈마 기체 방전을 형성하는 시스템을 개시하고 있다. 치료된 생체 조직과 전자기적 상호작용 갭을 가로지르는 플라즈마 기체 방전 사이의 전자기적 상호작용은 플라즈마 기체 방전의 프로파일을 형성한다. RF 플라즈마 생성을 이용하는 다른 치료 시스템이 미국특허 제6,105,581, 6,518,538, 6,629,974 및 6,723,091호에 개시되어 있으며, 이들 특허는 본 명세서에 참고로서 포함된다.

피부층의 치료를 위한 일부 기법 및 장치는 동시에 복수의 위치에서 피부에 전기 에너지를 인가하기 위한 복수 전극 구성을 사용한다. 예를 들어, 본 명세서에 참고로서 포함되는 미국특허 제6,277,166호는 전극 어레이를 갖는 캐리어를 사용하여 진피(dermis) 내의 콜라겐(collagen)을 수축시키는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 전극 위의 캐리어 상의 미공성 패드가 환자의 피부와 접촉하며 인가된 전자기 에너지를 이온식으로 전달하여 표피 아래의 피부 조직을 가열한다. 본 명세서에 참고로서 포함된 미국특허 출원공개 제2002/0120260호는 조직 접촉면이 복수의 구멍을 갖는 조직 표면 치료 장치를 기술하고 있다. 전극들은 RF 에너지를 사용하여 조직을 제거하기 위해 구멍을 통해 진행하여 피부를 관통한다.

다른 예로서, 본 명세서에 참고로서 포함되는 미국특허 제6,148,232호는 피검자의 각질층 에피더미디스(epidermidis)를 제거하는 장치를 기술하고 있다. 이 장치는 각 지점에서 피검자의 피부에 제공되는 복수의 전극을 포함한다. 전력원은, 경피 약 전달 또는 분석물 추출의 목적으로 각질층을 제거하기 위해, 둘 이상의 전극 사이에 전기 에너지를 인가한다. 이와 유사하게, 본 명세서에 참고로서 포함되는 PCT 국제공개 WO 2005/096980은 복수의 전극을 구비한 장치를 사용하여 하나 이상의 조직층에 구멍 패턴을 생성한다.

이하에서 설명하는 본 발명의 실시예는 생체 조직의 치료를 위한 장치 및 방법을 제공한다. 이들 방법에서, 피부 표면과 같은 조직의 표면과 애플리케이터 사이의 갭에 복수의 RF 플라즈마 방전이 생성된다. 방전은 통상적으로 스트림, 아크 또는 스파크 형태를 갖는 채널링 타입 방전이다. 방전 파라미터는 각각의 방전에서의 RF 에너지가 조직 표면 아래의 각 치료 영역으로 전달되어 치료된 영역의 패턴을 생성하도록 제어될 수 있다. 이러한 종류의 패턴은, 예를 들어 화장용 치료의 목적을 위해 서브 표면 피부 조직을 제거하는데 특히 유용하다.

일부 실시예에서, RF 방전은 RF 전력을 수신하는 단자에 의해 애플리케이터 본체를 포함하는 애플리케이터를 갖는 장치를 사용하여 생성된다. 돌출부의 어레이는 애플리케이터 본체의 정면에 배치된다. 정면은 적어도 돌출부의 대다수와 피부 표면 사이의 공간을 유지하면서 피부와 인접하게 된다. 그 결과, 돌출부와 피부 사이의 공간 내의 유체 매질(기체 또는 액체)을 통해 돌출부의 대다수와 피부의 각 지점 사이에서 RF 전기 방전이 발생된다. 기체 매질이 사용되는 경우에는, 대기 또는 그 공간에 유입되는 다른 기체를 포함할 수 있다. 애플리케이터는 전용 그라운드 전극 없이, 단극 모드에서 동작하는 동안 방전을 생성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 의료 장치로서, RF(radio-frequency) 전력을 수신하는 단자를 포함하는 애플리케이터 본체(applicator body)와, 상기 애플리케이터 본체의 정면에 배치되어 있는 돌출부의 어레이를 포함하되, 상기 돌출부의 어레이는, 상기 애플리케이터 본체가 환자의 피부 표면과 인접해질 때, 적어도 상기 돌출부의 대다수와 환자의 상기 피부 표면 사이에 공간을 유지하도록 구성되어, 상기 RF 전력에 응답하여, 상기 공간 내의 유체 매체를 통해 상기 돌출부의 대다수와 상기 피부 표면 상의 각 지점 사이에 전기 방전이 발생되도록 하는 의료 장치가 제공된다.

일실시예에서, 애플리케이터 본체의 정면은 볼록형(convex)이다. 돌출부는 통상 뾰족하다.

대안적으로 또는 부가적으로, 애플리케이터 본체는 돌출부와 피부 표면 사이에 공간을 유지하도록 피부 표면에 접촉하는 스페이서를 포함한다. 스페이서는 공간을 대기에 대해 밀봉하도록 구성되고, 상기 장치는 상기 공간을 비우거나 유체를 상기 공간에 유입하는 것 중 적어도 하나를 위해 상기 공간과 교통하는 유체 포트를 포함한다.

또한, 대안적으로 또는 부가적으로, 돌출부의 어레이는 대기를 통해 방전을 발생하도록 구성된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 의료적 치료 장치로서, RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 전력원과, 상기 RF 전력을 수신하도록 결합되어 있으며, 애플리케이터 본체와 상기 애플리케이터 본체의 정면에 배치된 돌출부의 어레이를 포함하는 애플리케이터를 포함하는 피부 치료 장치를 포함하되, 상기 피부 치료 장치는 상기 애플리케이터가 환자의 피부 표면과 인접해질 때, 적어도 상기 돌출부의 대다수와 환자의 상기 피부 표면 사이에 공간을 유지하도록 구성되어, 상기 RF 전력에 응답하여, 상기 공간 내의 유체 매체를 통해 상기 돌출부의 대다수와 상기 피부 표면 상의 각 지점 사이에 전기 방전이 발생되도록 하는 의료적 치료 장치가 제공된다.

일부 실시예에서, 상기 피부 치료 장치는 조작자에 의해 유지되고 조작자에 의해 상기 피부 표면 위에서 이동되도록 구성되며, 상기 장치는 상기 RF 전력원을 상기 피부 치료 장치에 접속시키는 케이블을 포함한다. 통상적으로, 상기 RF 전력원은 사전 결정된 주파수로 상기 RF 전력을 생성하도록 구성되고, 상기 케이블은 상기 사전 결정된 주파수에서 반파장의 정수배와 같은 길이를 갖는다. 상기 피부 치료 장치는 상기 사전 결정된 주파수로 조정된 공진 회로를 포함한다.

개시된 실시예에서, 상기 RF 전력원은 상기 돌출부와 상기 피부 상의 각 지점 사이의 상기 전기 방전의 방전 임피던스와 상이한 사전 결정된 임피던스를 가지며, 상기 의료적 치료 장치는 상기 사전 결정된 임피던스를 상기 방전 임피던스에 매칭시키는 임피던스 매칭 회로를 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 RF 전력원은 일정한 진폭에서 상기 RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 생성기와, 상기 피부 치료 장치에 공급되는 상기 RF 전력의 전력 레벨을 조정하기 위해 상기 RF 생성기를 가변 듀티 사이클로 스위치하도록 결합되는 펄스폭 변조(PWM ; pulse-width modulation) 제어기를 포함한다. 또한 부가적으로 또는 대안적으로, RF 전력원은 애플리케이터의 정면에서 RF 전력의 위상을 조정하도록 동작하는 위상 제어기를 포함한다.

일실시에에서, RF 전력원 및 피부 치료 장치는 단극 모드로 동작하는 동안 전기 방전을 생성하도록 구성된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 의료적 치료 방법으로서, 복수의 돌출부와 피부 표면 사이의 공간을 유지하도록 돌출부의 어레이를 갖는 애플리케이터를 환자의 피부 표면 근방에 위치시키는 단계와, RF 전력에 응답하여, 공간 내의 유체 매질을 통해 복수의 돌출부와 피부 표면 상의 각 지점 사이에 전기 방전이 생성되도록 RF 전력을 애플리케이터에 인가하는 단계를 포함하는 의료적 치료 방법이 제공된다.

일실시예에서, 상기 방법은 상기 공간을 대기에 대해 밀봉하는 단계와 상기 공간을 비우거나 유체를 상기 공간에 유입하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하되, 유체를 유입하는 단계는 불활성 기체 및 반응성 기체로 이루어진 기체 그룹으로부터 선택된 기체로 상기 공간을 채우는 단계를 포함한다. 이와 달리, 상기 RF 전력을 인가하는 단계는 대기를 통해 상기 전기 방전을 발생하는 단계를 포함한다.

통상적으로, 상기 RF 전력을 인가하는 단계는 상기 각 지점에서 환자의 피부 조직 내에 복수의 구멍을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 복수의 구멍을 생성하는 단계는 상기 구멍의 치료 시에 상기 피부 조직의 탄력을 증대시킨다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 의료 장치로서, RF 전력을 수신하는 단자를 포함하는 애플리케이터 본체와, 상기 애플리케이터 본체에 결합된 축을 가지며, 환자의 피부 표면과 접촉하는 방사 표면을 갖는 롤러로서, 상기 롤러가 상기 피부 표면 위에서 진행함에 따라 상기 축에 대해 회전하도록 구성되는, 상기 롤러와, 상기 롤러의 방사 표면 상에 위치하며, 상기 RF 전력에 응답하여, 상기 롤러가 상기 피부 표면 위에서 진행함에 따라 상기 피부 상의 각 지점과 돌출부 사이의 공간에 복수의 전기 방전이 발생되게 하도록 구성된 돌출부의 어레이를 포함하는 의료 장치가 제공된다.

개시된 실시예에서, 롤러는 원통형, 구형, 타원형 및 통모양으로 이루어지는 형상의 그룹으로부터 선택되는 형상을 갖는다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 의료적 치료 장치에 있어서, RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 전력원과, 상기 RF 전력을 수신하도록 결합되는 피부 치료 장치를 포함하되, 상기 피부 치료 장치는 축을 가지며, 환자의 피부 표면과 접촉하는 방사 표면을 갖는 롤러로서, 상기 롤러가 상기 피부 표면 위에서 진행함에 따라 상기 축에 대해 회전하도록 구성되는 상기 롤러와, 상기 롤러의 방사 표면 상에 위치하며, 상기 RF 전력에 응답하여, 상기 롤러가 상기 피부 표면 위에서 진행함에 따라 상기 피부 상의 각 지점과 돌출부 사이의 공간에 복수의 전기 방전이 발생되게 하도록 구성된 돌출부의 어레이를 포함하는 의료적 치료 장치가 제공된다.

본 발명은 도면과 함께 하기의 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 피부 치료용 시스템의 개략적인 사시도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 피부 치료용 장치의 개략적인 단면도.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 장치에 사용하기 위한 애플리케이터의 개략적인 사시도 및 단면도.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른, 피부 영역을 치료하는데 사용된 애플리케이터의 개략적인 단면도.

도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 피부 영역을 치료하는데 사용된 애플리케이터의 개략적인 사시도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 피부 치료를 위한 시스템의 전기 부품을 개략적으로 도시한 블록도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 피부 치료를 위한 시스템에 의한 RF 에너지의 인가 패턴을 시간에 따라 도시한 개략적인 도표.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 임피던스 매칭 회로의 전기 개략도.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 피부 치료를 위한 시스템(20)의 개략적 인 사시도이다. 의사와 같은 조작자(30)는 피부 치료 장치(22)의 애플리케이터(24)를 환자(32)의 피부 근방에 위치시킨다. 제어 콘솔(26)은 케이블(28)을 통해 RF 전기 에너지를 장치(22)에 공급한다. RF 에너지는 애플리케이터의 정면과 환자의 피부 사이의 공간에 채널링 타입의 전기 플라즈마 기체 방전이 일어나게 한다. 방전은 에너지를 피부 표면(각질층)으로 전달하는데, 특히 피부의 서브 표면층(sub-surface layer), 구체적으로는 표피 및 진피로 전달한다. 장치(22) 및 애플리케이터(24)의 설계 및 동작의 상세는 이하에서 도면을 참조하여 후술한다.

시스템(20)에서 RF 에너지의 신체 조직으로의 인가는 다양한 의료 응용에 유용하다. 예를 들어, 장치(22)는 미세 라인, 주름 및 여드름 흉터를 포함하여, 박피 및 피부 탄력증대(skin tightening)와 같은 화장 응용을 위한 서브스킨 조직(진피)의 로컬 영역을 제거하는데 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 약물 전달을 향상시키기 위해 피부에 대한 약물 준비와 함께 장치(22)에 의한 외부 피부층의 제거가 수행될 수도 있다. 또한, 시스템(20) 및 본 명세서에 개시된 실시예는 피부 치료를 위해 구성되고, 장치(22) 및 애플리케이터(24)는 다른 생체 조직의 표면층의 플라즈마 기반 치료에 맞게 조정될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 장치(22)의 단면도이다. 조작자가 트리거(42)를 누를 때 케이블(28)에 의해 전달된 RF 에너지는 장치(22) 내의 RF 전달 회로(40)로 공급된다. 회로(40)는 통상적으로 RF 에너지의 주파수로 동조된 공진 회로를 포함한다. 이들 회로의 상세는 도 5에 도시되어 있으며, 이하에서 도 5를 참조하여 설명된다.

방전의 주파수 및 임피던스 특성을 위한 회로(40)의 설계는 환자의 피부로의 RF 에너지의 전달의 효율을 향상시키고 열 방산을 감소시킨다. 그러나, 회로(40) 및 장치(22)를 안정된 온도로 유지하기 위해, 장치는 적절한 배관을 통해 냉각제의 흐름에 의해 열을 제거하는 쿨러(44)를 포함할 수 있다. 쿨러는 장치(22) 내의 적절한 온도 센서에 의해 제어되는 외부 펌프 및 열 교환기에 연결될 수 있다(도면에 도시되어 있지 않음). 본 발명은 약 10 내지 15℃의 물 온도를 갖는 물 냉각 시스템이 양호한 결과를 보여준다는 것을 발견하였다. 이와 달리, TEC(thermo-electrical cooler; 열전기 쿨러)가 이 목적을 위해 사용될 수 있다. 장치(22)의 접지판에 부착된 서미스터에 의해 온도 피드백이 냉각 시스템에 제공될 수 있다.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 따른, 애플리케이터(24)의 개략적인 사시도 및 단면도이다. 통상, 장치(22)는 상이한 기하학적 전기 및 기능 특성을 갖는 다양한 상호 교환가능한 애플리케이터와 함께 사용될 수 있다. 다수의 대안적인 애플리케이터 설계를 이하에 설명한다.

애플리케이터(24)는 RF 에너지를 수신하기 위해 회로(40)(도 2 참조)에 접속되는 단자(52)를 갖는 본체(50)를 포함한다. 돌출부(56)의 어레이는 애플리케이터의 정면(54), 즉 장치(22)가 사용중일 때 환자의 피부에 인접한 쪽에 형성된다. 통상적으로, 돌출부는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 뾰족한 단부를 갖는 원뿔형 또는 피라미드형이다. 정면(54)의 크기 및 돌출부(56)의 밀도는 환자의 피부 유형 및 치료 요건에 따라 변할 수 있다. 통상적인 피부병학적 응용에서, 예컨대 정면(54)은 4 내지 20㎜의 직경을 가질 수 있고, 돌출부(56)는 0.5 내지 2.0㎜의 간 격을 이룬다. 그러나, 이들 크기는 오로지 예시일 뿐이며, 보다 크거나 보다 작은 크기를 사용해도 된다.

돌출부(56)의 끝 지점은 전기장을 집중시키며 따라서 돌출부와 환자의 피부 사이의 전기 방전의 점화를 용이하게 한다. 이 목적을 위해, 돌출부는 전술한 PCT 국제출원 WO 2005/096980 또는 배경 기술에서 개시한 다른 문헌에 개시된 것과 같은 핀 또는 와이어의 형태를 가질 수 있다. 또한, 돌출부는 원형 또는 사각형과 같은 다른 형태를 가질 수도 있다. 애플리케이터(24)는 도 3a 및 3b에서 하나의 부품으로 도시되어 있지만, 애플리케이터는, 일부 기체 방전 패스트 플로 레이저(fast flow laser)에 사용되는 멀티 섹션 전극 유형과 유사한 방식으로, 돌출부가 별개의 전극으로 기능하게 하여 복수의 별도 방전을 할 수 있도록 돕는 구성으로 된 캐패시터 및/또는 저항(도면에는 도시되어 있지 않음)과 같은 내부 회로를 포함할 수도 있다.

도 3a 및 3b에서 볼 수 있듯이, 정면(54)은 통상적으로 20 내지 30㎜ 범위의 곡률 반경을 갖는 볼록부이다. 따라서, 조작자(30)가 애플리케이터(24)를 환자의 피부와 가볍게 접촉하게 될 때(피부에 대해 압력을 가하지 않고), 돌출부(56)는 정면(54)의 작은 영역 위에서만 피부와 접촉할 것이다. 따라서, 돌출부의 대다수는 작은 거리만큰 피부로부터 이격되고 피부와 전기접촉하지 않을 것이다. 이와 달리, 조작자는 돌출부들이 피부와 접촉하지 않도록 피부 위에 애플리케이터를 유지할 수도 있다. RF 에너지가 애플리케이터에 인가되면, 피부와 전기접촉하지 않는 돌출부는 돌출부와 피부 사이의 유체(기체 또는 액체) 매질을 통해 피부에 아크 또 는 스파크 방전을 점화할 것이다.

통상적으로, 본체(50)와 돌출부(56)는 스테인리스 스틸과 같은 적절한 생체친화성 금속으로 형성된다. 방전 품질을 향상시키기 위해, 돌출부는 부가적인 도전층 및/또는 세라믹 재료 또는 폴리머 또는 유리와 같은 비도전층으로 코팅될 수 있다. 선택적으로, 애플리케이터(24)는 방전의 점화를 용이하게 하게 하기 위해 사전에 가열된다.

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 애플리케이터(24) 대신에 장치(22)에서 사용될 수 있는 애플리케이터(60)의 개략적인 단면도이다. 이 도면은 환자(32)의 피부(70)의 표면(64)과 접촉하고 있는 애플리케이터(60)를 도시하고 있다. 애플리케이터는 애플리케이터(24)에서와 같이, 애플리케이터 본체(50)의 정면에 돌출부(56)를 포함한다. 그러나, 이 실시예에서, 애플리케이터(60)는 돌출부(56)와 피부 표면(64) 사이에 원하는 간격을 유지하기 위해 스페이서(62)를 포함한다. 이 실시예에서 스페이서는 돌출부(56)의 전체 어레이를 에워싸며, 스페이서에 의해 에워싸여진 공간(76)과 주위 환경 사이에서의 공기의 흐름을 억제하는 O-링과 같은 밀봉재(66)를 포함한다. 이와 달리, 스페이서는 오로지 돌출부와 피부 표면 사이의 공간을 통해 공기가 흐르게 하면서, 돌출부와 피부 표면 사이에 원하는 거리를 유지할 목적으로 구성될 수 있다. 어느 경우든, 스페이서(62)는 피부 표면과 돌출부(56)의 끝 부분 사이에 소정 거리를 유지하도록 구성된다. 통상적으로, 이 거리는 약 0.1㎜ 내지 5㎜이다.

선택적으로, 돌출부(56)와 피부 표면(64) 사이의 공간(76)은 유체 포트(74) 를 통해 원하는 압력으로 선택된 유체(기체 또는 액체)로 채워질 수 있다. 예를 들어, 공간은 희귀 기체(예를 들면, He, Ar, Ne, Kr 또는 Xe)와 같은 적절한 방전 유지 특성을 갖는 비활성 기체로 채워질 수 있다. 기체는 대기압 이상의 압력으로 채워질 수도 있고, 또는 공간은 비워져서 대기압 하로 유지될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 산소, 수증기, 질소 또는 탄소의 산화물 또는 휘발성 유기 또는 무기 기체와 같은 반응성 기체들이 피부(70) 치료를 위해 공간(76)으로 주입될 수도 있다. 기체 합성에 관계없이, 기체는 방전 동안에 정적일 수도 있고 또는 공간(76)을 통해 흐를 수도 있다. 또한, 공간(76)은 액체, 특히 생리 식염수와 같은 전해질로 채워질 수 있다.

RF 에너지가 애플리케이터(60)(또는 이와 유사하게, 본 명세서에서 기술하는 다른 유형의 애플리케이터)에 인가되면, 각각의 돌출부(76)에서 스파크가 생성되어, 공간(76) 내의 기체와 반응하여 피부(70) 내부로 연장되는 플라즈마 방전(68)을 생성한다. 방전은 피부를 제거하고, 피부의 서브 표면층(통상적으로 표피 및 진피) 내로 연장되는 구멍(72)을 생성한다. 효과적이고 양호하게 조절된 제거(ablation)를 위해, 애플리케이터에 의해 피부로 전달된 에너지의 대부분은 열 또는 전도성 에너지 전달(돌출부(56)가 피부 표면과 접촉하면 발생함)에 의해서보다 방전에 의해 전달되는 것이 바람직하다.

구멍의 깊이 및 형상(예를 들면, 원형 또는 평면 하부)은 진폭, 전력, 주파수, 위상, 지속기간, 피부로부터의 돌출부(56)의 거리와 같은 RF 방전 파라미터의 적절한 선택에 의해 제어될 수 있다. 도 6을 참조하여 후술하는 바와 같이, RF 전 력의 전달을 제어하기 위해 PWM(pulse-width modulation) 방안이 사용될 수 있다. 통상의 화장용 치료 응용에서, 구멍들은 약 100 내지 150㎛ 깊이 및 80 내지 120㎛의 직경을 갖지만, 전술한 방식으로 적어도 300㎛의 깊이로 깨끗하고 양호하게 제어된 구멍이 생성될 수 있다. 이와 달리, 구멍은 보다 넓고 보다 얕게 형성될 수도 있다.

시스템(20)의 동작 시에 조작자(30)는 일반적으로 애플리케이터가 치료되지 않는 피부 영역 위를 스캔하도록 장치(22)를 이동시킨다. 피부 영역 내의 각각의 위치에서, 조작자는 통상적으로는 100 내지 200ms의 짧은 시간 동안 30 내지 80W의 RF 전력 레벨로 장치를 작동시킨다. 이와 달리, 보다 긴 시간동안 보다 낮은 전력을 사용해도 된다. 치료되는 피부 유형 및 상태에 따라, 조작자는 피부 영역 위를 1회 통과하거나 또는 여러 회 통과할 수 있다.

도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 애플리케이터(73)의 사시도이다. 애플리케이터(73)는 방사 표면 상에 복수의 돌출부(56)를 갖는 롤러(78)를 포함한다. 롤러는 도 4b에 도시된 바와 같이 원통형일 수 있고, 또는 구형, 타원형 또는 통 모양(barrel shape)과 같은 임의의 다른 적절한 형태를 가질 수도 있다. 롤러(78)는 치료 중인 피부 영역 위를 구르도록, 축(79) 상에서 회전하도록 탑재된다. 통상적으로, 롤러는 1 내지 10㎜/sec의 속도로 피부 위에서 진행한다. 롤러가 진행함에 따라, 돌출부(56)는 교호적으로 피부와 접촉하고 피부로부터 멀어진다. 소정의 돌출부가 피부 근방에 있지만 접촉하지는 않으면, 돌출부와 피부 사이에서 방전이 점화된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 시스템(20)의 전기 부품을 개략적으로 도시한 블록도이다. 콘솔(26)은 원하는 주파수로 RF 에너지를 생성하는 RF 생성기(82)를 포함한다. 피부 치료를 위해, 본 발명자는 약 40 MHz(통상적으로는 40.68MHz)의 RF 에너지가 양호한 결과를 제공한다는 것을 발견하였다. 이와 달리, 시스템(20)의 부품들은 킬로헤르츠 내지 기가헤르츠 범위의 보다 높거나 보다 낮은 주파수로 동작하도록 조정될 수 있다. RF 생성기(82)는 통상적으로 예를 들어 본 명세서에 참고로서 포함되는 미국 특허 제4,626,767호에 개시된 바와 같이 피어스형 발진기를 구비한 캐스케이드 증폭기와 같은 적절한 유형의 발진기 및 증폭기를 포함한다. 순 정현 출력(pure sinusoidal output)을 제공하기 위해, RF 생성기의 최종 단계는 푸시/풀 구성의 매칭된 트랜지스터 쌍을 포함할 수 있다.

일실시예에서, RF 생성기(82)는 약 300 내지 400W를 최소 반영된 RF 전력을 갖는 50Ω의 저항 부하에 출력한다. 양호한 임피던스 매칭을 유지하기 위해, RF 생성기에 의해 출력된 RF 파의 진폭은 대략 일정하게 유지된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 흔히 환자의 피부로 전달되는 RF 전력의 양을 상당히 낮은 레벨로 조절할 필요가 있다. 이 목적을 위하여, RF 생성기는 PWM(pulse-width modulation) 제어기(80)에 의해 스위칭되고, RF 생성기의 평균 전력 출력은 RF 펄스 동안 RF 진폭을 일정하게 유지하면서 듀티 사이클을 변조함으로써 제어된다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, RF 생성기(82)에 의한 시간의 경과에 따른 RF 에너지의 출력 패턴(90)을 도시한 개략적인 도표이다. PWM 제어기(80)는 RF 주파수보다 훨씬 더 작은 주파수로 직사각형 펄스로 RF 생성기를 온 및 오프 조정 하며, 따라서 RF 펄스(92)의 시퀀스를 생성한다. PWM 제어기는 실질적으로 임의의 원하는 듀티 사이클(따라서 RF 생성기로부터 출력된 임의의 원하는 평균 전력, 즉 100% 듀티 사이클에서 풀 출력 전력까지)을 생성하는데 사용될 수 있다. 본 발명자들은 10 내지 100Hz의 변조 주파수에서 5% 내지 30%의 듀티 사이클을 갖는 동작 PWM 제어기(80)가 통상의 피부 치료 응용에 양호한 결과를 제공한다는 것을 발견하였다. 예를 들어, PWM 제어기는 20 내지 25Hz의 주파수 및 약 30 내지 70W의 평균 RF 전력이 피부에 인가되도록 제어된 PWM 듀티 사이클에서 동작할 수 있다. 45 내지 55W로 전력을 설정하여, 치료되는 각각의 위치에서 약 0.1초 동안 RF 에너지를 인가하면, 화장용 피부 치료에 양호한 결과를 제공하는 것으로 드러났다.

이제 도 5로 돌아가서, 콘솔(26)은 가변 위상 시프트를 출력 RF 에너지에 인가하기 위한 위상 제어기를 선택적으로 포함한다. 위상 제어기는, 예를 들어 출력 위상을 변화시키기 위해 기계적으로 길어지거나 짧아질 수 있는 전송 라인인 트롬본 라인(trombone line)을 포함할 수 있다. 위상 제어기는 애플리케이터(24)로부터의 출력에서 RF 파의 위상을 결정하고, 따라서 RF 전기장이 최대화되는 환자의 피부 아래의 깊이를 변화시키는데 사용될 수 있다. 그 결과, 외부 피부층에 대한 손상을 최소화하면서, 피부 표면 아래의 복수의 지점에서 콜라겐 내의 조직을 선택적으로 제거하거나, 변성시키거나 또는 응고시키는 것이 가능할 수 있다. 콜라겐에서의 후속 치료는 피부를 탄력있게 하고 부드럽게 한다.

대안적으로 또는 부가적으로, 케이블(28)의 길이는 RF 생성기(82)로부터의 출력에서의 RF 파의 위상과 장치(22)에서 케이블을 통해 수신된 파의 위상 사이의 알려진 고정된 관계를 주도록 교정될 수 있다. 예를 들면, 케이블은 RF 주파수에서 반파의 정수배, 즉 L=nλ/2 (L은 케이블의 길이이고, λ는 RF 파장이며, n은 정수)와 동일한 길이로 절단될 수 있다.

콘솔(26)은 임피던스 매칭 회로(86)를 통해 케이블(28)에 RF 에너지를 출력한다. 전술한 바와 같이, 애플리케이터(24)의 특성 임피던스(공진 회로(88) 및 애플리케이터에 인접한 신체 조직과 함께)는 통상적으로 260 내지 320Ω의 범위 내에 있다. 회로(86)는 RF 생성기의 50Ω의 출력 임피던스를 300Ω 부하 임피던스에 매칭시키도록 설계되며, 따라서 RF 에너지는 최소 반사를 가지고 환자의 피부에 효율적으로 전달된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 임피던스 매칭 회로(86)의 개략적인 전기 회로도이다. 이 예에서 회로(86)는 캐패시터(C)와 동축 입력 및 출력 단자(100, 102) 사이에 배치된 가변 인덕터(L)의 네트워크(104)를 포함한다. 50Ω 입력 임피던스를 시스템(20)의 40.68MHz에서 300Ω 부하 임피던스에 매칭시키기 위해, 모든 4개의 캐패시터에 대해 C=33pF이고, L=400nH이다. 이와 달리, 응용 요구에 따라 다른 네트워크 타입 및 부품 값이 사용될 수도 있다.

케이블(28)이 반파의 정수배(전술한 바와 같이 L=nλ/2)와 동일하면, 케이블은 "임피던스 트랜스패어런트(impedance-transparent)"하고, 임피던스 매칭 회로(85)의 출력은 중간 케이블이 없는 것처럼 장치(22)에 직접 효과적으로 결합된다. 40.68MHz에서의 케이블의 실제 임피던스(활성 저항)는 통상적으로 약 2㏀이며, 이것은 피부 조직의 임피던스(260 내지 320Ω)보다 훨씬 더 높다. 따라서, 케 이블은 RF 생성기로부터 전달된 에너지의 5 내지 8%를 방산시키는 밸러스트 저항 역할을 한다.

도 5로 돌아가서, 케이블(28)로부터의 RF 에너지는 RF 생성기(82)의 주파수에 동조되는 병렬 공진 회로(88)를 통해 애플리케이터(24)로 전달된다. 공진 회로는 약 7pF의 장치(22)의 구조의 기생 캐패시턴스와 결합된 2200nH의 통상적인 인덕턴스를 갖는 가변 인덕터를 포함한다. 공진 회로(88)의 실제 임피던스는 통상적으로 5 내지 15㏀의 범위 내에 있다. 캐패시턴스(및 회로(88)의 공진 주파수)는 온도에 따라 변한다. 따라서, 전술한 바와 같이, 장치(22) 내의 회로의 냉각은 장치를 사용하는 동안 공진 주파수에서의 변화를 방지하는데 유용하다.

전술한 바와 같이, 시스템(20)의 치료 효과는 애플리케이터(24)에 의해 생성된 방전의 특성에 의존하며, 이는 다시 RF 전력, 위상 노출기간 및 피부로부터 애플리케이터의 거리와 같은 파라미터에 의존한다. 이들 파라미터는 조작자(30)에 의해 직접 제어될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 콘솔(26)은 조작자에 의해 제공된 치료 정보에 기초하여 자동으로 파라미터를 설정하는 컴퓨터화된 제어기(도시되어 있지 않음)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 컴퓨터화된 제어기는 환자의 피부에서 생성된 구멍의 깊이의 레이저 측정치와 같은 치료 위치로부터의 피드백을 수신할 수 있으며, 그에 따라 치료 파라미터를 조정할 수 있다.

선택적으로는, 장치(22)에 의해 생성된 멀티 포인트 전기 방전을 다른 치료 방법과 함께 사용할 수 있다. 예를 들면, 전술한 방전 기반 방법은 향상된 치료 결과를 위해 광학 및/또는 초음파 요법과 함께 사용될 수 있다.

예를 들기 위해 전술한 실시예들을 인용하였으나, 본 발명은 특별히 도시되고 전술한 것에 한정되지 않는다. 오히려 본 발명의 범위는 전술한 다양한 특징들의 조합 및 부조합과, 전술한 설명을 읽은 당업자에게 발생하며 종래기술에서는 개시되지 않은 변형 및 수정을 모두 포함한다.

Claims

의료 장치로서,

RF(radio-frequency) 전력을 수신하는 단자를 포함하는 애플리케이터 본체(applicator body)와,

상기 애플리케이터 본체의 정면에 배치되어 있는 돌출부의 어레이를 포함하되,

상기 돌출부의 어레이는, 상기 애플리케이터 본체가 환자의 피부 표면과 인접해질 때, 적어도 상기 돌출부의 대다수와 환자의 상기 피부 표면 사이에 공간을 유지하도록 구성되어, 상기 RF 전력에 응답하여, 상기 공간 내의 유체 매체를 통해 상기 돌출부의 대다수와 상기 피부 표면 상의 각 지점 사이에 전기 방전이 발생되도록 하는

의료 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 애플리케이터 본체의 정면은 볼록형(convex)인

의료 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 애플리케이터 본체는 상기 돌출부와 상기 피부 표면 사이에 공간을 유지하도록 상기 피부 표면에 접촉하는(engaging) 스페이서를 포함하는

의료 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 스페이서는 상기 공간을 대기에 대해 밀봉하도록 구성되는

의료 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 공간을 비우거나 유체를 상기 공간에 유입하는 것 중 적어도 하나를 위해 상기 공간과 교통하는 유체 포트를 포함하는

의료 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출부의 어레이는 대기를 통해 상기 방전을 발생하도록 구성되는

의료 장치.
제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 돌출부는 뾰족한

의료 장치.
의료적 치료 장치로서,

RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 전력원과,

상기 RF 전력을 수신하도록 결합되어 있으며, 애플리케이터 본체와 상기 애플리케이터 본체의 정면에 배치된 돌출부의 어레이를 포함하는 애플리케이터를 포함하는 피부 치료 장치를 포함하되,

상기 피부 치료 장치는 상기 애플리케이터가 환자의 피부 표면과 인접해질 때, 적어도 상기 돌출부의 대다수와 환자의 상기 피부 표면 사이에 공간을 유지하도록 구성되어, 상기 RF 전력에 응답하여, 상기 공간 내의 유체 매체를 통해 상기 돌출부의 대다수와 상기 피부 표면 상의 각 지점 사이에 전기 방전이 발생되도록 하는

의료적 치료 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 피부 치료 장치는 조작자에 의해 유지되고 조작자에 의해 상기 피부 표면 위에서 이동되도록 구성되며, 상기 장치는 상기 RF 전력원을 상기 피부 치료 장치에 접속시키는 케이블을 포함하는

의료적 치료 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 RF 전력원은 사전 결정된 주파수로 상기 RF 전력을 생성하도록 구성되고, 상기 케이블은 상기 사전 결정된 주파수에서 반파장의 정수배와 같은 길이를 갖는

의료적 치료 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 피부 치료 장치는 상기 사전 결정된 주파수로 조정된 공진 회로를 포함하는

의료적 치료 장치.
제 8 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력원은 상기 돌출부와 상기 피부 상의 각 지점 사이의 상기 전기 방전의 방전 임피던스와 상이한 사전 결정된 임피던스를 가지며,

상기 의료적 치료 장치는 상기 사전 결정된 임피던스를 상기 방전 임피던스에 매칭시키는 임피던스 매칭 회로를 포함하는

의료적 치료 장치.
제 8 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력원은 일정한 진폭에서 상기 RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 생성기와, 상기 피부 치료 장치에 공급되는 상기 RF 전력의 전력 레벨을 조정하기 위해 상기 RF 생성기를 가변 듀티 사이클로 스위치하도록 결합되는 펄스폭 변조(PWM ; pulse-width modulation) 제어기를 포함하는

의료적 치료 장치.
제 1 항 내지 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유체를 유입하는 단계는 불활성 기체 및 반응성 기체로 이루어진 기체 그룹으로부터 선택된 기체로 상기 공간을 채우는 단계를 포함하는

방법.
제 1 항 내지 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력을 인가하는 단계는 대기를 통해 상기 전기 방전을 발생하는 단계를 포함하는

방법.
제 1 항 내지 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력을 인가하는 단계는 상기 각 지점에서 환자의 피부 조직 내에 복수의 구멍을 생성하는 단계를 포함하는

방법.
제 1 항 내지 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수의 구멍을 생성하는 단계는 상기 구멍의 치료 시에 상기 피부 조직의 탄력을 증대시키는

방법.
제 1 항 내지 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력은 사전 결정된 주파수를 가지며,

상기 RF 전력을 인가하는 단계는 상기 사전 결정된 주파수에서 반파장의 정수배와 동일한 길이를 갖는 케이블을 통해 상기 RF 전력을 RF 전력원으로부터 상기 애플리케이터에 공급하는 단계를 포함하는

방법.
제 1 항 내지 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력원은 상기 피부 상의 각 지점과 상기 돌출부 사이에서의 상기 전기 방전의 방전 임피던스와 상이한 사전 결정된 임피던스를 가지며,

상기 RF 전력을 공급하는 단계는 상기 사전 결정된 임피던스를 상기 RF 전력원과 상기 애플리케이터 사이의 임피던스 매칭 회로를 사용하여 상기 방전 임피던스에 매칭시키는 단계를 포함하는

방법.
제 1 항 내지 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력을 인가하는 단계는 상기 애플리케이터에 공급되는 상기 RF 전력의 전력 레벨을 조정하도록 가변 듀티 사이클로 RF 생성기를 스위칭하는 단계를 포함하는

방법.
제 1 항 내지 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력을 인가하는 단계는 상기 애플리케이터의 정면에서 상기 RF 전력의 위상을 조정하는 단계를 포함하는

방법.
의료 장치로서,

RF 전력을 수신하는 단자를 포함하는 애플리케이터 본체와,

상기 애플리케이터 본체에 결합된 축을 가지며, 환자의 피부 표면과 접촉하는 방사 표면을 갖는 롤러로서, 상기 롤러가 상기 피부 표면 위에서 진행함에 따라 상기 축에 대해 회전하도록 구성되는, 상기 롤러와,

상기 롤러의 방사 표면 상에 위치하며, 상기 RF 전력에 응답하여, 상기 롤러가 상기 피부 표면 위에서 진행함에 따라 상기 피부 상의 각 지점과 돌출부 사이의 공간에 복수의 전기 방전이 발생되게 하도록 구성된 돌출부의 어레이를 포함하는

의료 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 롤러는 원통형, 구형, 타원형 및 통모양으로 이루어지는 형상의 그룹으로부터 선택되는 형상을 갖는

의료 장치.
제 22 항 또는 23 항에 있어서,

상기 돌출부의 어레이는 대기를 통해 상기 방전을 발생하도록 구성되는

의료 장치.
제 22 항 또는 23 항에 있어서,

상기 돌출부는 뾰족한

의료 장치.
의료적 치료 장치에 있어서,

RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 전력원과,

상기 RF 전력을 수신하도록 결합되는 피부 치료 장치를 포함하되,

상기 피부 치료 장치는

축을 가지며, 환자의 피부 표면과 접촉하는 방사 표면을 갖는 롤러로서, 상기 롤러가 상기 피부 표면 위에서 진행함에 따라 상기 축에 대해 회전하도록 구성되는, 상기 롤러와,

상기 롤러의 방사 표면 상에 위치하며, 상기 RF 전력에 응답하여, 상기 롤러가 상기 피부 표면 위에서 진행함에 따라 상기 피부 상의 각 지점과 돌출부 사이의 공간에 복수의 전기 방전이 발생되게 하도록 구성된 돌출부의 어레이를 포함하는

의료적 치료 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 피부 치료 장치는 조작자에 의해 유지되고 조작자에 의해 상기 피부 표면 위에서 이동되도록 구성되며, 상기 장치는 상기 RF 전력원을 상기 피부 치료 장치에 접속시키는 케이블을 포함하는

의료적 치료 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 RF 전력원은 사전 결정된 주파수로 상기 RF 전력을 생성하도록 구성되 고, 상기 케이블은 상기 사전 결정된 주파수에서 반파장의 정수배와 같은 길이를 갖는

의료적 치료 장치.
제 28 항에 있어서,

상기 피부 치료 장치는 상기 사전 결정된 주파수로 조정된 공진 회로를 포함하는

의료적 치료 장치.
제 26 항 내지 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력원은 상기 돌출부와 상기 피부 상의 각 지점 사이의 상기 전기 방전의 방전 임피던스와 상이한 사전 결정된 임피던스를 가지며,

상기 의료적 치료 장치는 상기 사전 결정된 임피던스를 상기 방전 임피던스에 매칭시키는 임피던스 매칭 회로를 포함하는

의료적 치료 장치.
제 26 항 내지 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력원은 일정한 진폭에서 상기 RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 생성기와, 상기 피부 치료 장치에 공급되는 상기 RF 전력의 전력 레벨을 조정하기 위해 상기 RF 생성기를 가변 듀티 사이클로 스위치하도록 결합되는 펄스폭 변조(PWM ; pulse-width modulation) 제어기를 포함하는

의료적 치료 장치.
제 26 항 내지 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력원은 상기 애플리케이터의 정면에서 상기 RF 전력의 위상을 조정하도록 동작하는 위상 제어기를 포함하는

의료적 치료 장치.
제 26 항 내지 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 RF 전력원 및 상기 치료 장치는 단극 모드에서 동작하는 동안 상기 전기 방전을 발생하도록 구성되는

의료적 치료 장치.