KR20160098479A - 조직 기화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 몇몇 실시예에서 따르면, 본 발명은 기화 엘리먼트들의 어레이 및 상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 가열 엘리먼트를 포함하는, 조직 내 하나 또는 그 이상의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치를 제공하며, 상기 기화 엘리먼트들의 적어도 한 부분의 기하학적 구조는 다른 기화 엘리먼트들에서 상기 조직으로의 과도한 침투를 방지하기 위하여 구성되었다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트들은 300-600℃ 범위의 온도로 가열된다.

Description

조직 기화를 위한 장치 및 방법 {DEVICES AND METHOD FOR TISSUE　VAPORIZATION}
본 출원은 국제 공개번호 WO2011/013118를 가지며, 2010년 07월 22일자로 출원된 PCT 특허출원 제 PCT//IL2010/000588호와 관련되어 있으며, 이에 본 출원의 내용들은 그 전체가 참조로 포함된다.
본 출원은 2013년 12월 19일에 출원된 미국 임시 특허출원 제61/917,435로부터의 우선권을 주장한다. 상기 출원의 내용들은 여기에 명시된 전체가 참조로 포함된다.
본 발명은, 몇몇 실시예에서, 수술적인 방법 및 장치, 및 보다 구체적으로, 이에 제한되는 것은 아니나, 조직의 기화를 위한 방법 및 장치와 관련된 것이다.
조직을 절개할 수 있는 다양한 기술이 널리 알려져 있으며, 일반적으로 펄스 레이져 또는 무선 주파수 에너지의 사용을 포함한다.
미국 특허출원 공개번호 제2004/0181214호, 발명의 명칭, "PASSIVELY COOLED ARRAY", Garabedian et al.에서는 하기와 같은 사항을 개시한다. "조직 절개 시스템은 외과 탐지용 샤프트와 같은 가늘고 긴 샤프트, 및 상기 샤프트의 원위부 끝에 마운트된 바늘 전극 어레이, 전극 어레이로의 절개 에너지를 제공하기 위한 절개원, 예를 들어, 무선 주파수 발생기를 포함한다.
조직 절개 시스템은 바늘 전극 어레이와 상호 열 전달이 이루어지는, 샤프트의 원위부 끝에 배치된 방열판을 추가로 포함한다. 이러한 방식으로, 열에너지를 바늘 전극 어레이로부터 분산시키고, 이에 따라 전극 어레이가 냉각되면서, 보다 효율적인 절개 공정을 제공한다.
조직 절개 시스템은 방열판과 유체 연통된 냉각수 유동관을 추가로 포함하며, 이는 열에너지가 방열판으로부터 분산되게 할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 유동관은 방열판과 유체 연통된 열 교환 케비티를 포함하며, 열 교환 케비티로 냉각된 미디움 (예를 들어, 실온 또는 그 이하의 식염수)의 전달을 위한 냉각 내강, 열 교환 케비티로부터 가열된 미디움을 전달받기 위한 복귀 내강이 있다. 조직 절개 시스템은 샤프트의 원위부 말단에, 냉각 내강을 통하여 열 교환 케비티로 냉각된 미디움을 전달하기 위한 펌프 어셈블리를 추가로 포함한다."
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은 기화 엘리먼트들의 어레이 및 상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 가열 엘리먼트들을 포함하는, 조직 내 하나 또는 그 이상의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치를 제공하며, 상기 기화 엘리먼트들의 적어도 한 부분의 기하학적 구조는 다른 기화 엘리먼트들에서 상기 조직으로의 과도한 침투를 방지하기 위하여 구성되었다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트들의 부분은, 조직으로의 과도한 침투가 방지된 기화 엘리먼트들의 선단면 면적에 비해 조직과의 접촉을 위한 기화 엘리먼트의 넓은 선단면 면적에 의하여, 다른 기화 엘리먼트들의 과도한 침투를 방지한다. 몇몇 실시예에서, 제2 기화 엘리먼트의 과도한 침투를 방지하기 위하여 형상화된 기화 엘리먼트의 원위부 말단은 절두 (truncated) 되어 있다. 선택적으로, 상기 제2 기화 엘리먼트는 날카로운 원위부 말단을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트들은 300-600℃ 범위의 온도로 가열된다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트들은 플레이트 위에 마운트되어 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 조직의 표면에 대한 상기 적어도 한 부분의 기화 엘리먼트들의 침투 깊이는 300μm 보다 얕다. 몇몇 실시예에서, 상기 어레이는 조직 내 깊고 얕은 크레이터들의 조합을 포함하는 병변 패턴 (lesion pattern)을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 상기 어레이는 2-100 craters/cm2 범위의 공간 분포를 갖는 조직 내 다수의 크레이터들을 생산한다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트의 길이는 상기 기화 엘리먼트의 기저 폭보다 크며, 기화 엘리먼트의 구부러짐을 방지하기 위하여 3:1 보다는 작다. 선택적으로, 상기 장치는 피라미드 형태인 기화 엘리먼트들을 포함한다.
선택적으로, 상기 장치는 원뿔 형태인 기화 엘리먼트들을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들은 기화 엘리먼트들에 의한 조직 기화에 적합한 가열 프로토콜에 따라 작동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 장치는 500℃ 이상의 온도에서 케라틴을 가열함으로써, 손발톱 (nail) 내 케라틴 층을 기화하기 위한 것이다. 몇몇 실시예에서, 상기 장치는 국부 마취에 적용하기 위하여 상처 조직의 표면을 노출하기 위한 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은 기화 엘리먼트들의 어레이, 상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들을 포함하는, 조직 내 적어도 하나의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치를 제공하며, 상기 어레이의 기화 엘리먼트는 국소적 기화를 발생시키고, 상기 기화 엘리먼트가 300℃ 이상의 온도로 가열될 경우 손상 부위를 감소시키기 위하여 선택된 적어도 하나의 물질을 포함한다. 선택적으로, 상기 물질은 80W/mK 보다 높은 열전도계수 (thermal conduction coefficient)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상기 물질은 상기 기화 엘리먼트가 300℃ 이상의 온도로 가열될 경우 제2 물질 내 확산을 감소시킨다. 몇몇 실시예에서, 상기 물질 및/또는 제2 물질 및/또는 상기 제2 물질로 코팅된 물질은 조직으로의 적외선 방사율 (IR emissivity)을 감소시킨다. 선택적으로, 제1 물질은 은 또는 니켈이고, 제2 물질은 구리이다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 몸체는 구리로 이루어지고, 니켈 층은 상기 구리를 덮는다. 몇몇 실시예에서, 구리 및 니켈 층은 금으로 이루어진 저 적외선 방사율 층에 의해 코팅된다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은 기화 엘리먼트들의 어레이를 자가 멸균시키기 위한 방법을 제공하고, 상기 어레이는 가열 엘리먼트와 연결되어 있으며, 상기 기화 엘리먼트들로부터 잔류 탄소를 제거하기 위하여 상기 기화 엘리먼트들을 약 500℃ 이상의 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트들은 0.5-5초 범위의 지속 기간으로 약 500℃ 이상의 온도로 가열된다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은 어레이 내 정렬된 다수의 기화 엘리먼트들; 상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들을 포함하는, 조직 내 적어도 하나의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치를 제공하며, 상기 기화 엘리먼트들의 어레이는 순환 이동 프로파일 (cyclic movement profile) 내에서 이동시키기 위한 것이고, 상기 기화 엘리먼트들은 상기 조직으로 상기 기화 엘리먼트를 안내하는 경로 (path)의 적어도 30%에서, 점진적으로 증가하는 절대 가속도 상태로, 상기 기화 엘리먼트가 조직으로부터 반복적으로 하강 및 상승된다. 선택적으로, 상기 증가하는 절대 가속도는 조직에 접촉될 때 최대치에 도달한다. 몇몇 실시예에서, 상기 어레이는 캠샤프트 어셈블리 (camshaft assembly)에 의해 작동된다. 선택적으로, 상기 캠샤프트 어셈블리는 상기 기화 어레이의 선형 운동을 발생시키기 위하여 요동 모터 (rotary motor) 및 레버 (lever)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 장치 및 캠샤프트 어셈블리는 휴대용 장치로 구성된다. 선택적으로, 상기 휴대용 장치는 컨트롤 유닛을 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤 유닛은 이들 중 적어도 하나를 조절하기 위하여 구성된다: 상기 기화 엘리먼트들의 처리 온도 프로파일, 상기 엘리먼트들의 자가 멸균 온도 프로파일, 조직 내 침투 거리, 상기 조직 내 기화 엘리먼트들의 접합시간, 전진 (advancing) 및/또는 후퇴 (retracting)하는 상기 어레이의 속도, 반복적인 처리의 횟수, 반복적인 처리 사이의 시간적 간격; 및 상기 기화 엘리먼트들의 교체. 몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 조직을 가로질러 수평 방향으로 이동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 어레이의 수평 전진을 위하여 휠 및 스프링 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 선택적으로, 상기 기화 엘리먼트들의 침투 깊이는 상기 조직과 평행하도록 상기 어레이를 이동시킴으로써 감소된다. 몇몇 실시예에서, 상기 수평 이동는 컨트롤러에 의하여 작동된다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기 조직 내 일부분 (area)을 기화시키기 위하여 기화 엘리먼트들의 어레이를 가열하는 단계, 기화 과정에서 형성된 대부분의 증기를 배출 (escape)시키기 위하여, 상기 기화 엘리먼트들을 조직으로부터 상승시키는 단계, 상기 조직 내 일부분의 추가적인 기화를 위하여, 상기 기화 엘리먼트들을 상기 조직에 재적용(re-applying)하는 단계를 포함하는, 조직의 반복적인 기화를 위한 방법을 제공한다.
선택적으로, 상기 재적용하는 단계는 상기 조직의 이동 전에 수행된다. 선택적으로, 재적용하는 단계는 상기 기화 엘리먼트들이 조직에서 분리된 시점으로부터 200msec 보다 짧은 시간적 간격으로 수행된다. 몇몇 실시예에서, 상기 방법은 상기 조직 내 보다 깊은 부위의 기화를 반복할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 방법은 조직을 기화하기 전에 기화시킬 수 있는 물질을 조직에 적용하는 단계를 추가로 포함한다. 선택적으로, 상기 기화시킬 수 있는 물질은 액체 또는 겔이다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은, 어레이 내 정렬되어 있으며, 세포와의 접촉을 위하여 구성된 다수의 열 전도성 엘리먼트들; 상기 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 가열 엘리먼트들; 무선 주파수 발생기 (RF generator); 및 상기 조직으로 무선 주파수 에너지를 전달하는 적어도 하나의 무선 주파수 도선을 포함하는, 조직 가열을 위한 장치를 제공한다. 선택적으로, 상기 어레이는 상기 조직으로 무선 주파수 에너지를 전달하기 위한 전극을 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 장치는 휴대용 장치이다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은 호일 (foil)과 같은 형태의 기화 엘리먼트; 상기 기화 엘리먼트를 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들; 상기 기화 엘리먼트를 홀딩 (holding)하는 프레임을 포함하며, 상기 프레임은 상기 조직으로 또는 그 반대편으로 이동시키기 위한 것인, 조직의 얇은 층을 기화하기 위한 장치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 호일은 20μm 보다 얇은 깊이를 가지는 조직층을 기화시킨다. 선택적으로, 상기 호일은 조직으로부터 호일의 전진 및 후퇴를 위하여 스프링에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 조직의 표면 위에 상기 장치가 롤링 (rolling)되기 위하여 휠을 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 호일은 평면 형태이며, 0.0001cm2 - 1cm2 범위의 표면적을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상기 호일은 조직 내 가늘고 긴 좁은 크레이터 (crater)를 기화시키기 위하여 100μm 보다 좁은 폭을 갖는다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은 어레이 내 정렬된 하나 또는 그 이상의 기화 엘리먼트들; 상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들; 적어도 상기 조직 및 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들 쪽으로 상기 기화 엘리먼트들을 이동시키기 위하여 상기 어레이와 연결된 적어도 하나의 압전 변환기 (piezoelectric transducer)를 포함하는 조직 내 적어도 하나의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 압전 변환기는 단열재 로드 (insulating rod)에 의해 상기 어레이에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 상기 변환기는 처리될 조직으로부터 어레이의 거리 지표에 따른 컨트롤러에 의해 작동된다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면에 따르면, 본 발명은 생체적합성 물질 내에 내포 (embedded)된 열 전도성 코어를 포함하며, 상기 엘리먼트는 1-10mm 범위의 길이를 갖는, 조직 내 홀 (hole)을 기화시키기 위한 피라미드 형태의 엘리먼트를 제공한다. 선택적으로, 상기 코어는 구리로 이루어져 있으며, 상기 생체적합성 물질은 티타늄 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질로 이루어진다.
선택적으로, 상기 엘리먼트는 피라미드 형태이다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트 전체 길이에 대한 코어의 상대적인 길이는 상기 엘리먼트의 열이완 시간 (thermal relaxation time)을 감소시키기 위하여 선택된다. 몇몇 실시예에서, 상기 상기 생체적합성 물질은 500μm 보다 얇은 두께를 가진 시트로 이루어진다.
선택적으로, 상기 시트는 다양한 두께로 이루어진다.
하기에 명시된 바와 같이, 용어, "기화 (vaporizing)"은 조직으로 열을 전달함으로써, 조직 내 홀을 생성하는 것을 포함할 수 있으며, 이는 홀의 조직을 증기로 전환, 조직 절개, 조직의 변성, 조직을 보다 작은 파티클로 부스러짐, 조직의 태움, 조직의 새김, 및 또는 조직으로 열 전달에 따른 다른 효과와 같은 하나 또는 그 이상의 효과를 야기한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및/또는 과학적인 용어는, 본 발명이 속한 기술분야의당업자가 보편적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다. 본원에서 기술되는 것과 유사하거나 또는 동일한 방법 및 물질이 본 발명의 구현예의 수행 또는 검사에 사용될 수 있지만, 실례의 방법 및/또는 물질은 후술된다. 상충하는 경우, 정의를 비롯하여 본 명세서가 통제할 것이다. 또한, 물질, 방법 및 실시예는 단지 예시적일 뿐, 본질적으로 한정하려는 의도가 아니다.
본 발명은, 몇몇 실시예에서, 수술적인 방법 및 장치, 및 보다 구체적으로, 이에 제한되는 것은 아니나, 조직의 기화를 위한 방법 및 장치와 관련된 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예는 조직의 탄화와 같은 열 손상의 다른 형태를 감소시키면서, 짧은 시간 내 조직을 기화시킴에 충분한 양의 열을 공급하기 위한, 기화 로드와 같은 기화 엘리먼트와 관련된 것이다. 몇몇 실시예에서, 홀 (holes), 홈 (groove), 크레이터 (craters) 또는 자국 (indentations)들이 조직 내 생성된다.
본 발명의 몇몇 실시예의 일 측면은 조직 내 국소적인 부위에 고온의 열을 전달하기 위한 기화 엘리먼트들의 어레이와 관련된 것이며, 기화 엘리먼트들의 적어도 한 부분은 다른 기화 엘리먼트들에서 조직으로의 과도한 침투를 방지하기 위하여 형상화되었다. 몇몇 실시예에서, 제2 기화 엘리먼트의 과도한 침투를 방지하기 위하여 구성된 기화 엘리먼트는 제2 기화 엘리먼트의 표면보다 넓은 선단면 면적을 가진다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 배열은 작동 과정에서 고유 안정성을 제공하며, 예를 들어, 날카로운 원뿔 형태의 기화 로드와 이에 근접한 절두된 기화 로드의 조합을 포함함으로써, 상기 날카로운 로드가 조직 내 보다 깊은 부위로 이동하는 것을 제한할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다른 기하학적 구조를 갖는 기화 엘리먼트의 배열은 조직 내 다양한 깊이와 같은, 다양한 직경의 크레이터들의 조합을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트들은 피라미드 형태로 제조된다. 선택적으로, 기화 엘리먼트들의 적어도 한 부분은 절두된 원위부 끝을 포함한다. 절두된 엘리먼트들의 횡단면 (cross section)은 크레이터의 직경에 영향을 줄 수 있으며, 예를 들어, 비-절두된 기화 엘리먼트들에 의해 형성될 수 있다.
몇몇 실시예의 일 측면은 고온 하에서 상기 어레이를 실행함에 기여하는 다층 구조를 포함하는 기화 엘리먼트들의 어레이와 관련된 것이다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트는 제한적인 기화 발생시키고, 작동 온도, 예를 들어, 400℃ 이상의 온도로 기화 엘리먼트가 가열될 경우, 손상 부위를 감소시키기 위하여 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 물질은 80W/mK (Watts per degree Kelvin per meter) 보다 높은 열전도계수 (thermal conduction coefficient)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상기 물질은 제2 물질에서 확산을 감소시키고, 예를 들어, 은층은 구리층 아래로부터 확산을 감소시킨다. 몇몇 실시예에서, 상기 물질은 조직으로 적외선 방사율을 감소시키기 위하여 선택된 물질, 예를 들어, 상기 기화 엘리먼트를 코팅을 위하여, 상대적으로 낮은 적외선 방사율을 갖는 금을 이용한다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 가운데 및/또는 외부층은 내부층의 조건을 유지하기 위한 것이다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 내부층은 구리와 같은 열 전도성 물질로 이루어지고, 상기 구리는 선택적으로, 상기 어레이의 작동이 가능한 온도로서, 높은 온도, 특히, 300℃ 이상에서 자주 발생하는, 구리 이온의 확산을 방지하기 위하여 구성된 층으로 코팅된다. 선택적으로, 상기 층은 은으로 이루어진다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트 및/또는 상기 기화 엘리먼트가 마운트된 플레이트의 표면에 코팅된 은은 생체적합성 층, 예를 들어 금 및/또는 로듐 층으로 덮여있다.
선택적으로, 금의 상대적으로 낮은 적외선 방사율 때문에, 상기 금층은 조직 표면으로의 적외선 방사를 감소시킨다.
몇몇 실시예에서, 구리 또는 질화알루미늄 (ALN)과 같은 열 전도성 물질은 세라믹 또는 유리에 의해 코팅되어 있으며, 예를 들어, 상기 기화 엘리먼트들의 기계적인 보호를 제공한다. 상기 세라믹 또는 유리 코팅은 높은 작동 온도, 예를 들어, 400℃ 이상의 온도에서 견디기 위한 것이다.
몇몇 실시예에서, 고온에 견디기 위한 다층 구조로서, 상기 어레이는 자가 세척 및/또는 자가 멸균을 위한 것이다. 몇몇 실시예에서, 자가 멸균은 500℃ 이상의 온도에서 기화 엘리먼트들을 가열함으로써 달성된다. 선택적으로, 기화 엘리먼트들에 부착되어 있는 조직 파티클 및/또는 탄화 파티클들은 자가 멸균 과정, 예를 들어, 잔류 탄소의 C02로의 산화적 변형에 의해 제거된다.
몇몇 실시예의 일 측면은 기화 엘리먼트들의 어레이의 순환 이동 프로파일에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 상기 이동 프로파일은 조직 내 기화 엘리먼트들의 접합시간을 짧게 하기에 충분한 속도로, 기화 엘리먼트들의 어레이를 가속화시키는 것을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 조직과 기화 엘리먼트의 말단 사이에 모여있는 증기를 배출하기 위하여, 상기 이동 프로파일은 반복적인 처리 사이에 조직으로부터 기화 엘리먼트들의 말단을 상승시키는 것을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 순환 이동 프로파일은 반복적인 처리 사이 시간 간격은 처리 사이의 조직 이동을 방지할 수 있도록 짧게 설정하는 것을 포함한다. 선택적으로, 조직 내 반복적인 기화는 보다 깊은 크레이터를 생성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캠샤프트 메카니즘이 순환 이동 프로파일 내 어레이 작동에 활용될 수 있다. 선택적으로, 상기 캠샤프트 어셈블리는 기화 어레이의 선형 이동을 위하여 요동 모터, 휠, 및 레버를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 어레이의 기화 엘리먼트들은 함께 이동된다. 선택적으로, 하나 또는 그 이상의 기화 엘리먼트들은 다른 엘리먼트들과 독립적으로 이동된다.
몇몇 실시예에서, 상기 어레이는 수평 방향으로 이동 가능하다.
선택적으로, 상기 어레의 수직 또는 수평 이동은 상기 어레이의 침투 깊이를 감소시킨다. 몇몇 실시예에서, 수평 이동은 조직 내 형성된 크레이터 폭의 증가를 제공한다.
몇몇 실시예의 일 측면은 무선 주파수 발생기와 결합된 기화 어레이에 관한 것이다. 선택적으로, 상기 어레이의 기화 엘리먼트들은 조직으로 무선 주파수 에너지를 전달하기 위한 것이다. 추가적으로 또는 선택적으로, 기화 엘리먼트들이 마운트된 동일한 플레이트에 마운트되어 있는, 다른 무선 주파수 전극이 이용된다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 얇은 호일과 같은 형태로 제조되며, 이는 조직의 얇은 층, 예를 들어 조직의 최상위 표면에 대하여 최대 20μm의 최대 깊이를 갖는 크레이터를 기화시키기 위한 것이다.
몇몇 실시예에서, 가늘고 긴 형태의 병변 패턴, 좁은 크레이터가 조직 내 생성된다. 선택적으로, 가늘고 긴 형태의 병변 패턴, 좁은 크레이터는 전선 (wire) 형태인, 하나 또는 그 이상의 기화 엘리먼트들을 이용하여 획득될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다수의 전선들은 조직 표면의 롤링을 위하여, 가늘고 긴 형태의 병변 패턴, 좁은 크레이터들을 형성하기 위하여 구성된 장치 상에 조립된다.
몇몇 실시예에서, 상기 기화 어레이 및/또는 단일 기화 엘리먼트는 휴대용 장치 내 포함된다. 선택적으로, 상기 휴대용 장치는 처리 온도 프로파일, 조직 내 기화 엘리먼트의 침투 깊이, 기화 엘리먼트의 운동 프로파일, 조직 내 엘리먼트의 접합시간, 반복적일 처리 펄스간 시간적 간격과 같은 조직 기화 및/또는 조직 손상의 제한과 관련된 파라미터들을 조절하기 위하여, 컨트롤 유닛을 포함한다.
몇몇 실시예의 일 측면은 하나 또는 그 이상의 압전 변환기를 포함하는 기화 어레이 어셈블리에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 상기 변환기는 상기 어레이와 기계적으로 연결되어 있고, 조직으로 및/또는 가열 엘리먼트로 이동되도록 구성되며, 전지적 작동에 따라 변형된다. 선택적으로, 상기 변환기는 예를 들어, 처리될 조직으로부터 어레이의 거리 지표에 따라, 컨트롤러에 의해 작동된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서 따르면, 본 발명은 기화 엘리먼트들의 어레이 및 상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 가열 엘리먼트를 포함하는, 조직 내 하나 또는 그 이상의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치를 제공하며, 상기 기화 엘리먼트들의 적어도 한 부분의 기하학적 구조는 다른 기화 엘리먼트들에서 상기 조직으로의 과도한 침투를 방지하기 위하여 구성되었다. 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트들은 300-600℃ 범위의 온도로 가열된다.
본 특허 또는 출원 파일은 적어도 유색으로 작성된 하나 이상의 도면을 포함한다.
본 발명의 일부 구현예는 첨부된 도면을 참조로 예시로써 본원에 기술되어 있다. 이하, 도면을 구체적으로 상세히 참조하는데, 도시된 특정사항들은 예로 든 것이며, 본 발명의 구현예를 예시로써 설명하기 위한 것임을 주지한다. 이러한 면에서, 도면과 더불어 상세한 설명을 통해, 당해 기술분야의 당업자는 본 발명의 구현예가 수행될 수 있는 방법을 알게 될 것이다.
도면에서:
도 1a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트들의 어레이의 측면 및 정면 각각의 모습;
도 2a-d는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 바람직한 어레이의 구성들;
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트 또는 기화 엘리먼트들의 어레이를 이용한 기화를 위한 시스템의 블록도;
도 4a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트 (4a) 및 상기 엘리먼트들이 플레이트 위에 마운트된 상태 (4b)의 도식적인 단면도;
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트들을 포함하는 어레이의 자가 멸균을 위한 방법의 흐름도;
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 반복적인 처리 펄스 (treatment pulses) 적용을 위한 방법의 흐름도;
도 7a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 조직 기화의 조직학적 결과;
도 8a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 캠샤프트 메카니즘을 활용한 순환 이동 프로파일의 실행, 및 바람직한 이동 프로파일을 나타낸 계통도;
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 무선 주파수 발생기를 포함하는 조직 기화를 위한 시스템의 블록도;
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 조직 기화를 위한 호일의 예시;
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 프레임에 의해 홀딩된 평면 형태의 기화 엘리먼트의 바람직한 구성을 나타낸 도면;
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 휴대용 조직 기화 장치의 도면;
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 조직 내 크레이터들의 기화를 위한 장치의 도면;
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 손발톱을 침투하기 위한, 기화 엘리먼트 또는 기화 엘리먼트들의 어레이 사용을 나타낸 예시;
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 조직 내 상처를 치료하기 위하여, 기화 엘리먼트 또는 기화 엘리먼트들의 어레이 사용을 나타낸 예시;
도 16a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 다른 물질들로 이루어진 기화 어레이를 이용하여 피부 단편의 표면을 재생한 지 5일 후, 획득한 사진;
도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 바람직한 프리즘 형태의 기화 엘리먼트를 나타낸 도면;
도 18은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화시킬 수 있는 물질의 적용을 포함하는 조직 내 크레이터들의 기화를 위한 바람직한 방법을 나타낸 도면;
도 19 a-f는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 수평 및 수직 속도 성분을 포함하는 바람직한 이동 프로파일을 설명한 도면;
도 20a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 하나 또는 그 이상의 압전 변환기를 포함하는 어레이 어셈블리를 나타낸 예시; 및
도 21은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 고 전도성 코어를 포함하는 기화 엘리먼트를 나타낸 도면; 및
도 22a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 고 전도성 코어를 포함하는 기화 엘리먼트를 나타낸 도면이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예를 구체적으로 설명하기 전, 본 발명은, 하기 설명 및/또는 도면 내 설명, 및/또는 실시예 내에서, 구성 및 요소들의 배열 및/또는 방법에 대한 본 출원의 기재로 반드시 제한되는 것은 아님을 이해해야만 한다. 본 발명은 다른 실시예 또는 다양한 방법으로 실시 또는 수행될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예를 구체적으로 설명하기 전, 본 발명은, 하기 설명에서 구체적인 사항에 대한 본 출원의 기재로 반드시 제한되는 것은 아니며, 예시적인 것에 불과하다. 본 발명은 다른 실시예 또는 다양한 방법으로 실시 또는 수행될 수 있다.
기화 엘리먼트들의 어레이
상기 도면에서 나타낸 바와 같이, 도 1a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트들의 어레이의 측면 및 정면 각각의 모습이다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (101)는 원뿔형 로드 (103) 및/또는 원뿔형 로드 (105)와 같은, 적어도 하나의 기화 엘리먼트를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 짧은 시간 내에 조직 (111)의 적어도 한 부분의 기화를 시킬 수 있는 많은 양의 열을 제공하기 위한 것이다. 몇몇 실시예에서, 홀 (holes), 홈(groove), 크레이터스 (craters) 또는 자국 (indentations)들이 조직 (111) 내 생성된다.
기화되지 않는 조직을 손상시키지 않으면서, 조직을 기화시키기 위해서, 본 발명은, 몇몇 실시예에서, 조직 내 국소적인 부위에 고온의 열을 적용하는 것을 시사한다. 몇몇 실시예에서, 상기 온도는 조직을 급격하게 기화시킬 수 있는 충분한 온도, 즉, 조직의 주요 구성 성분인 물의 끓는 점으로, 100℃ 이상의 온도여야만 한다. 바람직하게 상기 온도는 약 200℃ 이상일 수 있고, 예를 들어, 200-600℃ 사이의 범위, 예를 들어, 300, 400, 450, 또는 500℃이다.
몇몇 실시예에서, 고온의 프로파일 때문에, 기화 조직의 출혈이 감소된다. 몇몇 실시예에서, 고온의 프로파일 때문에, 뚜렷한 경계를 갖는 크레이터가 형성되고, 부수적인 손상이 감소된다. 예를 들어, 형성된 크레이터 주변의 손상은 10μm, 5μm, 또는 1μm 이하의 크기로 제한되며, 상기 크레이터 가장자리로부터 중간, 더 크거나 작은 크기로 제한된다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 열 용량은 조직과 인접해 있는 기화 엘리먼트의 말단 (107)과 같은 말단이 상기 말단에 인접해 있는 조직 (113)을 기화시킬 수 있을 만큼 충분한 열을 포함하여야 한다. 조직을 기화시키는데 필요한 열의 양은 기화되는 부피에 의존한다. 상기 기화되는 부피는 말단의 횡단면과 대략적으로 동일하며, 기화되는 깊이를 곱(multiple)한다. 날카로운 피라미드 말단인 경우, 상기 기화 부피는 상기 곱한 값에 1/3이며, 그 결과, 동일한 에너지 및 폭을 가진 경우, 보다 깊은 크레이터들을 기화시킬 수 있게 된다.
몇몇 실시예에서, 엘리먼트들 (103), (105)과 같은 기화 엘리먼트들은, 예를 들어, 땜납, 및/또는 본드 접합, 및/또는, 기계적 결합, 예를 들어, 플레이트 (115)에 이용된 핀 또는 나사에 의해 결합된다.
몇몇 실시예에서, 플레이트 (115)는 가열 엘리먼트 (117)에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 상기 가열 엘리먼트는 고온의 호일, 전기적으로 가열된 전선 (wire), 광학적 열원, 금속 가열 엘리먼트, 또는 200-600℃ 범위의 온도에서 기화 엘리먼트 가열에 적합한 그외 다른 가열 엘리먼트이다. 몇몇 실시예에서, 가열 엘리먼트 (117), 예를 들어, 호일은 전기적 레지스터 (119)에 의해 가열된다.
몇몇 실시예에서, 상기 기화 장치는 단일 기화 엘리먼트를 포함한다. 대안적으로, 상기 기화 장치는 기화 엘리먼트들의 어레이를 포함하며, 예를 들어, 8개의 엘리먼트들, 10개의 엘리먼트들, 16개의 엘리먼트들과 같은, 2-20개 사이의 기화 엘리먼트들을 포함하고, 상기의 어느 중간, 더 많거나 적은 수의 엘리먼트들을 포함한다.
다양한 기화 엘리먼트들은 다른 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어, 기화 엘리먼트는 원뿔형 프로파일, 원형 프로파일, 직사각형 프로파일, 피라미드형 프로파일, 사다리꼴형 프로파일, 또는 그외 다른 형태일 수 있다. 본 발명의 도면은, 예를 들어, 원뿔형 프로파일을 갖는 기화 엘리먼트 (103, 105)를 나타낸다. 선택적으로, 단일 어레이는 다양한 형태의 엘리먼트를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트의 적어도 한 부분은 다른 기화 엘리먼트들의 과도한 침투를 방지하기 위하여 구성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 조직과의 접촉을 위한 기화 엘리먼트들은 조직 침투가 방지된 기화 엘리먼트들에 비해 보다 넓은 선단면 면적을 갖는다. 예를 들어, 기화 엘리먼트 (103)(도 1b 내 109로 표시)의 선단면 면적은 기화 엘리먼트 (105)(도 1b 내 107로 표시)의 선단면 면적 보다 크며, 예를 들어, 20%, 50%. 75%, 90%이며, 상기의 어느 중간, 더 크거나 작은 퍼센트로 큰 것을 포함한다. 선택적으로, 선단면 면적의 크기는, 예를 들어, 엘리먼트 (103)는, 예를 들어, 엘리먼트 (105)의 목적하는 침투 깊이에 의해 결정된다. 선택적으로, 선단면 면적이 커질수록, 조직의 표면에 적용되는 저항이 커지고, 적어도 몇몇 엘리먼트들의 추가적인 침투를 방지한다.
몇몇 실시예에서, 엘리먼트 (105)와 같은 기화 엘리먼트는 조직의 침투를 위한 날카로운 말단 (107)을 포함한다. 상대적으로, 엘리먼트 (103)와 같은 기화 엘리먼트는 무디고 절두된 말단 (109)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 절두된 엘리먼트 (103)는 조직 표면에 인접하기 위하여 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 절두된 엘리먼트 (103)는 조직 표면을 밀게 하기 위하여 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 절두된 엘리먼트는 예를 들어, 엘리먼트 (105)에 의해 형성된 크레이터에 비해 얕은 크레이터를 형성하기 위하여 구성된다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (101)는 날카로운 엘리먼트 및 절두된 엘리먼트의 조합을 포함한다. 선택적으로, 절두된 엘리먼트 (103)와 같은 기화 엘리먼트들은 날카로운 엘리먼트 (107)와 같은 엘리먼트들이 깊은 조직 층으로 과도하게 침투하는 것을 방지한다.
선택적으로, 상기 날카로운 엘리먼트 및 절두된 엘리먼트의 조합은 조직 위, 예를 들어, 피부 위에 도입됨에 따라 상기 어레이의 이동을 제한함으로써, 고유 안정성 메카니즘을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 조직 내 형성된 크레이터의 크기는 예측될 수 있으며, 예를 들어, 최대 깊이는 길이의 차이, 예를 들어, 날카로운 기화 엘리먼트 (105) (L2 길이를 가짐) 및 절두된 엘리먼트 (103) (L1 길이를 가짐)의 길이 차이에 따라 결정될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (101)는 다양한 길이를 갖는 기화 엘리먼트의 조합을 포함한다. 선택적으로, 다른 길이의 엘리먼트가 사용될 경우, 다른 깊이를 갖는 크레이터가 형성된다. 예를 들어, 상기 도면에 나타낸 바와 같이, L1의 길이를 갖는 엘리먼트 (103)는 L2의 길이를 갖는 엘리먼트 (105)에 비해 짧다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 길이는 1-10mm 사이 범위이다,
몇몇 실시예에서, 기화 단계에서, 기화 엘리먼트들은 조직 안으로 50μm 내지 500μm 사이로 전진한다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (101)은 다양한 기하학적 프로필 및/또는 횡단면적을 갖는 기화 엘리먼트의 조합을 포함한다. 선택적으로, 기화 엘리먼트들의 크기에 대응하는, 다른 횡단면적 및/또는 다른 부피 및/또는 다른 기하학적 프로파일을 갖는 기화 엘리먼트들의 조합을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (101)의 배열은 어떠한 병변 패턴을 생성하느냐에 따라 결정되며, 예를 들어 이들간 거리가 미리 결정된 크레이터들을 형성한다. 예를 들어, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 이들의 중앙 사이 L3와 유사한 거리를 갖는 크레이터들을 형성하기 위해서는 기화 엘리먼트들의 말단 사이의 거리가 L3로 결정된다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트들의 인접한 말단 사이 거리 L3 (및/또는 원위부 끝 표면들, 및/또는 말단 및 원위부 끝 표면)는 0.5mm-1.5mm 사이 범위이다.
몇몇 실시예에서, 어레이의 배열은 조직 내 크레이터의 어떠한 공간 분포를 형성하느냐에 따라 결정된다. 본 실시예에서, 기화 어레이 배열은 2-100 craters/cm2의 공간 분포를 가지는 크레이터들이 형성될 수 있도록 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 어레이 (101)의 기화 엘리먼트의 배열은 얇은 자국 및/또는 그외 다른 병변 패턴들에 의해 둘러쌓여 있는 깊은 크레이터들이 형성될 수 있도록 제공된다.
몇몇 실시예에서, 조직의 외부 표면으로부터 측정된, 크레이터의 깊이는 예를 들어, 1-200μm 사이 범위이다. 몇몇 실시예에서, 크레이터의 깊이는 기화 엘리먼트의 침투 깊이와 동일하다. 몇몇 경우에서, 엘리먼트에서 조직으로 열이 확산됨에 따라 기화 엘리먼트 앞의 조직이 기화될 수 있으므로, 상기 크레이터의 깊이는 반드시 기화 엘리먼트의 침투 깊이와 동일한 것이 아니라는 점을 숙지하여야 한다.
몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트들은 플레이트 (115)를 통하여 가열 엘리먼트 (117)에 의해 가열된다. 몇몇 실시예에서, 플레이트 (115) 및 가열 엘리먼트 (117)간 연결은 가열 엘리먼트 (117)로부터 플레이트 (115)로의 빠른 열 이동을 가능하게 한다.
선택적으로, 서로 각자를 향하는 플레이트 (115) 및/또는 가열 엘리먼트 (117)의 표면은 이들간 형성되는 간격을 최소화하기 위하여 평평하다. 예를 들어, 플레이트의 표면 및/또는 가열 엘리먼트의 표면은 30μm보다 작은 높이 저항성 (height tolerance)을 가지도록 이루어지며, 계산에 따라, 예를 들어, 상기 표면 사이 접촉 면적을 확대하기 위하여 1cm2 area이다.
선택적으로, 열 전달 속도는 초당 1 처리의 속도로 제공되면 충분하다 (예를 들어, 처리된 조직에 대한 어레이의 단일 적용). 예를 들어, 열 엘리먼트 (117)와 플레이트 (115) 사이의 열 이동 속도는 적어도 1초당 1 Joule이다. 몇몇 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트 (117)는 기화 엘리먼트들에 의한 조직 기화에 적합한 프로토콜에서 작동될 수 있다. 선택적으로, 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들로부터 열 전환 속도는 상대적으로 짧은 시간 동안 조직을 효과적으로 기화 엘리먼트들을 가열할 수 있도록 충분히 높다.
몇몇 실시예서, 상기 플레이트 및 기화 엘리먼트 어셈블리 및/또는 기화 엘리먼트의 말단과 같은 이들의 일부는 1초 이내 약 500℃로 가열된다.
비-제한적인 실시예로서, 100 마이크론 (micrnos)×100 마이크론 (micrnos) 넓이, 100 마이크론 깊이의 부분을 기화하기 위하여, 약 3,000 J/cm3의 물 기화 에너지에 기초하여, 약 3 milliJoules의 열을 필요로 한다. 조직의 열 파라미터들은 물의 열 파라미터와 매우 유사하기 때문에 조직을 기화하는 데 필요한 열은 실질적으로 물을 기화하는데 필요한 열과 근사하다는 점을 알 수 있다.
조직에 열을 제공하기 위하여, 기화 엘리먼트의 열이완 시간은 기화 엘리먼트의 말단의 표면으로 열이 급격하게 들어올 수 있는 시간이다. 상기 열이완 시간은 기화 엘리먼트의 열 전도도, 열 용량, 및 길이와 같은 기하학적 크기의 다른 요인들에 의해 의존한다.
열 공급은 조직 내로 많은 열의 확산없이, 인접 세포들을 기화시킬 수 있을 만큼 충분히 빠르게 제공되어야 하며, 즉, 열이완 시간은 조직 내 가능한 또는 계획된 괴사 깊이보다 실질적으로 짧아야 한다. 대략적으로, 상기 열이완 속도는 물의 열이완 속도보다 짧다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트 (또는 대안적으로, 기화 엘리먼트들의 어레이)는 매우 짧고 제한된 시간 동안 조직 위로 튀기게 된다 ("flicked"). 상기 튀기는 과정은, 매우 짧은 시간 동안 기화 엘리먼트와 인접한 조직과의 접촉 상태에서, 조직으로의 열전도 계수를 제한하고, 허용가능 한 수준의 부수적인 손상으로 제한하게 한다.
몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트는 조직에 인접한 기화 엘리먼트 만큼 조직에 열을 제공하는 것으로 고려된다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 크레이터 안에 기화 엘리먼트가 있는 기간 동안 만큼 조직에 열을 제공하는 것으로 고려된다.
조직으로 빠르게 열을 전달하기 위하여, 기화 엘리먼트는 빠른 열 전도를 가능하게 하는 적어도 하나의 물질을 포함한다, 몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트는 80W/mK 보다 높은 열전도계수 (thermal conduction coefficient)를 갖는 물질을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 0.3 KJ/kgK (kiloJoules per kilogram per degree Kelvin)보다 큰 특정 열 용량을 갖는 물질이다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 구리의 열 전도도보다 높거나 같은 열 전도도를 갖는 물질을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 구리의 열용량보다 높거나 같은 열 용량을 갖는 물질을 포함한다. 비-제한적인 실시예로서, 몇몇 금속들과 같은 몇몇 물질들은 구리만큼 높은 열 전도도를 가지고, 빠르게 열이 이동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 스테인리스 스틸의 열 전도계수보다 크거나 같은 열 전도계수를 갖는 물질을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 예를 들어, 극히 얕은 크레이터들의 생성은 이로운 것이며, 상기 기화 엘리먼트들은 유리의 열 전도도보다 같거나 낮은 열 전도도를 갖는 물질을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 다른 물질들의 기화 엘리먼트들은 단일 어레이 내 함께 조합될 수 있다. 예를 들어, 어레이의 기화 엘리먼트의 일부분은 구리로 이루어지고, 어레이의 기화 엘리먼트의 제2 부분은 스테인리스 스틸로 이루어진다. 선택적으로, 상기 물질들의 다른 열 전도 특성 때문에, 조직 내 다양한 깊이의 크레이터가 형성될 수 있다. 예를 들어, 구리에 비해 약 1/30의 열 전도도를 갖는, 스테인리스 스틸로 이루어진 엘리먼트들은 구리 엘리먼트에 의해 형성된 크레이터에 비해 얇게 형성된다. 잠재적인 이점은 단일 어레이 내 다른 물질들로 이루어진 기화 엘리먼트들의 조합에 의한 처리의 침투성 ('aggressiveness')을 변경하는 것을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트가 조직에 적용될 때, 상기 조직은 신장된다. 선택적으로, 신장은 PCT 공개 번호 WO2011/013118에 추가적으로 개시된 바와 같이, 조직과의 균일한 접촉을 보장한다.
몇몇 실시예에서, 상기 기화 엘리먼트는 다양한 조건 치료를 위한 조직에 적용될 수 있으며, 예를 들어, 주름살 및/또는 피부의 상처 치료와 같은 심미적 적용, 구강, 비강, 또는 귓구멍, 고막, 성대, 호흡기계 조직, 식도 조직, 질 조직, 복부 조직과 같은 다른 조직의 치료가 있다.
기화 엘리먼트들의 어레이의 다양한 구성
도 2a-d는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 다양한 어레이의 구성을 보여준다.
도 2a는 로드 (201, 203)와 같은 실린더 형태의 로드로 제조된 기화 엘리먼트를 포함하는 어레이의 측면, 도 2b는 상기의 정면 모습이다. 몇몇 실시예에서, 상기 로드의 적어도 한 부분은 다른 로드들에 비해 짧고, 예를 들어, 로드 (201)는 로드 (203)보다 짧다. 몇몇 실시예에서, 상기 로드는 크레이터 (209) 및 보다 깊은 크레이터 (207)와 같이 다양한 깊이를 갖는 크레이터를 형성한다.
몇몇 실시예에서, 로드의 면적은 치료의 종류에 따라 결정된다. 피부 재생과 같은 몇몇 실행을 위해서는, 도 2b에 나타낸 어레이와 같이, 예를 들어, 200-300μm의 직경 D, 700-800μm의 로드간 거리를 갖는 4×5 로드를 포함하는 어레이가 이용된다. 선택적으로, 이러한 경우에, 로드 길이 L은 0.7-1.5mm 사이의 범위일 수 있으며, 예를 들어, 짧은 로드 (201)는 1mm, 긴 로드 (203)는 1.2mm이다. 또 다른 실시예에서, 긴 로드와 짧은 로드간 차이는 50-300μm이며, 예를 들어, 100μm. 200μm이다.
도 2c는 피라미드 형태로 제조된 기화 엘리먼트 (211)를 포함하는 어레이의 측면 및 도 2d는 상기의 정면 모습이다. 몇몇 실시예에서, 본 도면에 나타낸 바와 같이, 피라미드 형태의 기화 엘리먼트는 동일한 크기를 가진다. 대안적으로서, 상기 기화 엘리먼트는 예를 들어, 다른 길이와 같은 다른 크기를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 정의된 기화 엘리먼트의 크기는 상기 엘리먼트의 구부러짐 가능성을 방지하며, 이는 고온의 조건으로 기화 엘리먼트를 가열할 경우에도 방지할 수 있다. 기화 엘리먼트는 점진적으로 구부러질 수 있으며, 예를 들어, 그 결과로, 구리의 연화와 같이 기화 엘리먼트를 포함하는 금속의 연화가 있다. 선택적으로, 구부러짐은 기화 엘리먼트의 가열, 냉각, 재가열이 이루어진 위치에서, 다양한 처리의 결과로서 발생할 수 있다.
선택적으로, 구부러짐은 기화 엘리먼트와 조직 사이 형성된 각도에 영향을 받는다. 조직과 기화 엘리먼트 사이, 약 90도를 형성하는 것과 같이, 조직과 기화 엘리먼트를 수직으로 위치시킴으로써, 기화 엘리먼트의 구부러짐을 감소시킬 수 있다. 선택적으로, 오랜 기간의 구부러짐은 기화 엘리먼트의 원위부 끝의 이동을 야기하며, 그 결과, 크레이터의 형성이 잘못된 곳에서 이루질 수 있다. 예를 들어, 반복적인 처리를 한 경우, 기화 엘리먼트가 종전 접촉된 조직의 동일한 부위와 접촉하지 못하게 될 수 있고, 크레이터들 사이의 비손상된 조직에 손상을 입힐 수 있다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 길이와 이의 기저폭 사이의 비율은 구부러짐에 영향을 미친다. 본 발명자들은, 400℃의 작동 온도로 가열된 구리 엘리먼트의 경우, 기화 엘리먼트의 길이와 기저폭 사이의 비율은 1:1 내지 1:5 사이의 범위어야 하는 것으로 결론을 내렸다. 피라미드 형태 엘리먼트의 잠재적인 이점은, 구부러짐 현상의 관점에서, 예를 들어, 원위부 표면에 150-200μm의 넓이를 갖는 상대적으로 날카로운 말단, 예를 들어, 1.2mm의 높이를 갖는 상대적으로 긴 몸체를 이용할 수 있다.
본 발명자에 의해 실시된 실험에서, 500μm 기저폭을 갖는 5mm 길이의 로드 (1:10의 비율을 가짐)를 400℃로 가열하여 1×1 cm2 면적의 조직에 20회 처리한 경우, 최종적으로, 일부 구부러짐이 로드에서 관찰되었다.
반면, 1.23mm 길이 및 1.25mm 기저폭을 갖는 로드는 구부러짐이 전혀 관찰되지 않았다.
다른 실시예에서, 1.25mm 길이, 1.25mm 기저폭, 및 200 마이크론의 폭을 갖는 원위부 말단 표면을 갖는, 피라미드형 구리 엘리먼트에서도 역시 구부러짐이 전혀 관찰되지 않았다.
기화 엘리먼트들의 어레이를 이용한 조직 기화를 위한 시스템
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트 또는 기화 엘리먼트들의 어레이를 이용한 기화를 위한 시스템의 블록도이다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트들의 어레이 (301)는 가열 엘리먼트 (303)와 연결되어 있다. 선택적으로, 가열 엘리먼트 (303)는 평면 형태의 구조를 가지고, 예를 들어, 호일 형태이다. 선택적으로, 가열 엘리먼트 (303)는 실린더 구조 및/또는 그외 다른 형태를 갖는다.
가열 엘리먼트 (303)는 전기적 레지스터 (305) 및 /또는 광학절 열원, 초음파적 원천 또는 가열 다른 수단, 발열 화학 반응과 같이 그외 다른 수단에 의해 선택적으로 가열된다.
몇몇 실시예에서, 전기적 레지스터 (305)는 전기 회로로 전력원 (307), 예를들면, 베터리 도는 50/60 Hz 공급선과 같은 전원 커넥션과 연결된다. 선택적으로, 가열 엘리먼트는 전원 장치와 분리되어 있을 수 있으며, 예를 들어, 전력원 (307)으로부터 가열 엘리먼트 (303)가 연결되어 있지 않은 비연결 메카니즘이 다양한 처리들 사이에 활용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트들은 전원장치로부터 전기적으로 절연되어 있고, 또한, 기화되는 과정에서 조직 내로 전기적 접촉을 생성하지 않는다.
몇몇 실시예에서, 기화 어레이 (301)는 광파 또는 마이크로웨이브에 의한 가열과 같이, 무선의 가열 방법에 의해 가열된다.
몇몇 실시예에서, 가열 엘리먼트 (303)는 가열 엘리먼트의 온도 및/또는 기화 엘리먼트의 온도를 모니터링하기 위하여, 서미스터 (themister) 또는 열전대 (thermocouple)와 같은 온도 센서 (309)를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (301)는 플레이트 (311)를 통하여 방열판 (heat sink)에 선택적으로 연결된다. 사용자가 가열된 구성 요소를 쥐고 있는 것을 방지하기 위하여, 선택적으로, 상기 방열판은 프레임 또는 어레이의 하우징 (미도시)에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 방열판은 열전기 냉동기를 포함한다. 온도 조절장치 (thermostat)는 온도 조절을 위하여 방열판에 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (301) 및/또는 전력원 (307)은 컨트롤 유닛 (315)에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤 유닛 (315)은 제2 전력원 (317)에 연결된다. 선택적으로, 가열 엘리먼트 (303) 및 컨트롤 유닛 (315)에 전력을 공급하기 위하여 단일 전력원이 사용될 수 있다.
이하는 컨트롤 유닛 (315)을 통해 자동적으로 및/또는 수동적으로 조절할 수 있는 파라미터들의 몇몇 비-제한적인 실시예이다. 몇몇 파라미터들은 사용자에 의해 선택될 수 있고, 반면, 다른 파라미터들은 컨트롤 유닛 (315)에 의해 자동적으로 조절될 수 있다. 몇몇 파라미터들은 자동적 및 수동적 조절 모두의 조합으로 설정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤 유닛은 사용자 인터페이스를 포함한다. 몇몇 바람직한 파라미터들은 하기와 같이 목록화하였다.
A. 처리 온도 프로파일의 조절. 선택적으로, 상기 온도 프로파일은 가열 엘리먼트 (303)의 현재 상태를 변화시킴으로써 적용한다. 몇몇 실시예에서, 온도 센서 (309)는 가열 엘리먼트의 현재 온도의 지표를 제공하고, 이에 따라 상기 온도 프로파일이 적용되어 기화 어레이 (301)의 온도에 영향을 미친다. 컨트롤 유닛의 전형적인 반응 시간, 예를 들어, 온도 변화를 감지하는 시간은 1-10초 사이 범위일 수 있고, 2초, 4초, 8초일 수 있고, 상기의 중간, 더 길거나 짧은 반응 시간일 수 있다.
B. 어레이 (301)의 이동 프로파일 조절. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 추가로 나타낼 것과 같이, 어레이 (301)는 처리된 조직으로부터 및 처리된 조직으로 이동을 가능하게 하기 위한 메카니즘과 연결되어 있다 (직접적 또는 히터 (303)를 통하여). 몇몇 실시예에서, 이동 프로파일의 조절은 처리하는 과정 사이에 어레이가 선택적으로 상승되는 거리의 조절을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이동 프로파일의 조절은 어레이 (301)가 조직으로 전진하는데 적용되는 힘의 세기 조절을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이동 프로파일의 조절은 기화 어레이의 가속도의 조절을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이동 프로파일의 조절은 처리된 조직에서 기화 엘리먼트들의 말단의 접합시간 조절을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이동 프로파일의 조절은 반복 회수의 설정을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이동 프로파일의 조절은 반복 처리 사이 시간적 간격의 설정을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이동 프로파일의 조절은 모터 또는 그 외 다른 요소, 예를 들어, 어레이 이동에 활용되는 캠샤프트 메카니즘의 요소의 조절을 포함한다.
C. 발열판 (313)의 온도 조절에 의한 어레이 (301) 및/또는 장치의 프레임 또는 하우징의 냉각 및/또는 시스템 다른 요소의 냉각 조절. 선택적으로, 어레이 (301)는 발열판 (313)에 의해 안전한 온도로 유지된다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤 유닛 (315)는 발열판 (313), 예를 들어 물 탱크에 연결된 열전대로부터 지표를 수득한다. 몇몇 경우, 예를 들어, 과열을 방지하기 위하여, 만일 열전대가 특정 역치 값 이상의 물 온도를 나타내면, 컨트롤 유닛 (315)은 과열로부터 가열 엘리먼트 (303)의 가열을 방지하기 위하여 온도 조절 장치를 활성화한다.
D. 자가 멸균/자가 세척 프로파일의 조절. 몇몇 실시예에서, 추가로 기술될 것과 같이, 어레이 (301)의 온도는, 조직과 접촉되어 있는 기화 엘리먼트에 부착된 조직 파티클 및/또는 탄화 파티클을 제거하기 위하여, 숯 성분 (char)이 전혀 없는 어레이를 생성하기 위하여, 예를 들어 500℃ 이상으로 상승될 수 있다. 선택적으로, 조절은 자가 세척 기능의 및/또는 활성 지속시간의 활성화를 위하여, 예를 들어 0.5-5초 범위로, 시간을 조절하는 것 (예를 들어, 1-50 처리 펄스 마다)을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 아래와 같이 기술된 예시적인 시스템은 휴대용 장치로 구성된다. 선택적으로, 편리하고 안전한 장치의 사용을 제공하기 위하여, 장치 하우징의 온도는 조절되며, 예를 들어, 과열되는 것을 방지하기 위하여, 외부 하우징과 인접하게 온도 센서를 위치시킨다.
선택적으로, 온도 센서는 어레이의 온도를 탐지하기 위하여, 어레이 (301) 위 및/또는 인접한 곳에 위치시킨다. 선택적으로, 상기 어레이의 온도는. 예를 들어 기화 엘리먼트들의 과열을 방지하기 위하여, 모니터링된다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (301)의 적어도 한 부분에서, 분리 가능하고, 예를 들어, 1, 3, 10, 50, 또는 이외의 처리 횟수와 같은 특정 처리 횟수 후, 선택적으로, 배치된다. 선택적으로, 어레이 (301)은 환자들에 따라 배치되고 교체되었다.
기화 엘리먼트의 구조 및 물질
도 4a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트 (4a) 및 상기 엘리먼트들이 플레이트 위에 마운트된 상태 (4b)의 도식적인 횡단면도이다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트 (예를 들어, 도 4a에 나타냄) 및/또는 플레이트 (예를 들어, 도 4b에 나타냄)는 하나 또는 그 이상의 기화 엘리먼트 쪽으로 마운트되고, 완전하게 연결되어, 예를 들어, 2, 3, 4, 6. 또는 이외 다른 수의 층, 다층 구조를 포함한다. 선택적으로, 각각의 층은 다른 물질을 포함한다. 선택적으로, 각각 층은 다른 두께를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 다층 구조의 물질은 예를 들어, 오직 구리만으로 이루어진 엘리먼트와 비교하여, 제한적인 기화를 발생시키도록 선택된다. 몇몇 실시예에서, 물질은 예를 들어, 처리된 조직의 국소부위 둘레, 손상 부위를 감소시키도록 선택된다. 기화 엘리먼트의 적어도 몇몇 물질은 높은 열 전도도를 가지는 것으로 구성되어야 할 필요가 있으며, 예를 들어, 물질은 80W/mK 보다 높은 열전도계수 (thermal conduction coefficient)를 가지는 물질이다. 몇몇 실시예에에서, 상기 층은 내부 층의 조건을 유지시키기 위한, 예를 들어, 층 아래로부터 파티클의 확산을 감소킬 수 있는 층일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 선택적으로 조직과 직접적으로 접촉하는, 기화 엘리먼트의 외부층 및/또는 플레이트의 외부층과 같이 적이도 하나의 층은 생체적합성 물질을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 외부 층과 같이 적어도 하나의 층은 상대적으로 낮은 수준의 적외선 방사율을 같고, 상기 층은 조직의 기화되는 과정에서, 전기적 접촉을 막기 위하여, 사파이어와 같이 전기적 절연 물질을 포함한다. 예를 들어, 사파이어의 얇은 층 (100 마이크론과 같은)은 전기적 절연이 제공되는 동안, 조직으로 열을 효과적으로 전달한다.
도 4의 사항을 참고하면, 원뿔형 기화 엘리먼트는 3개의 층을 포함하고 있음을 보여준다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 몸체 (401)는 구리와 같이 상대적으로 높은 열 전도 계수를 갖는 물질로 이루어진다. 다른 물질들로, 적용의 형태에 따라, 질화 알루미늄, 스테인리스 스틸, 세라믹, 유리, 및/또는 이들의 조합이 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 몸체 (401)는 소결된 구리 (sintered cooper), 및/또는 소결된 스테인리스 스틸, 및/또는 소결된 질화 알루미늄 (ALN)으로 이루어진다. 선택적으로 소결된 물질은, 예를 들어, 절삭된 물질 (machined material)과 대조적으로, 덜 거칠 (burrs) 하다.
선택적으로, 소결된 물질의 표면은 예를 들어, 다른 물질에 의해 균질하게 코팅될 수 있을 정도로 충분하게 부드럽다.
몇몇 실시예에서, 몸체 (401)는 제2 층 (403), 예를 들어, 은층에 의하여 코팅된다. 선택적으로 층 (403)의 두께는 5-20μm 범위이다. 본 발명자들은 몸체 (401)의 은층 (403)은 고온, 예를 들어 300℃ 이상의 고온으로 가열된 구리에서 관찰되는 일반적으로 알려진 현상인, 구리 이온 (405)의 확산을 감소시킬 수 있음을 보여주었다. 구리 확산의 감소 및/또는 제거의 잠재적인 이점은 가열된 물질의 생체적합성 물질을 유지시킴을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 층 (403)은 추가적인 층 (407)에 의해 코팅된다. 몇몇 실시예에서, 층 (407)은 상대적은 낮은 적외선 방사율을 가진 물질을 포함하고, 이는 처리된 조직으로의 적외선 방사를 감소시킬 수 있다. 선택적으로, 또는 대안적으로, 층 (407)은 탄소, 다이아몬드, 그래핀, 팔라디움, 질화 티타늄, 티타늄, 스테인리스 스틸, 및/또는 다른 물질들을 포함한다. 선택적으로, 층 (407)의 두께는 0.5-10μm 범위이다.
선택적으로, 층 (407)은 확산된 은 이온에 대한 장벽 역할을 하며, 접근하고 있는 세포로부터 이온이 방출되는 것을 방지한다.
몇몇 실시예에서, 층 (403) 및/또는 층 (407)은 선택적으로, 몸체 (401)를 이루는 물질에 비해 낮은 열 전도를 보이는 물질, 예를 들어, 층 (403) 및/또는 층 (407)은 스테인리스 스틸 또는 티타늄으로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 층들간 두께 비율은 기화 엘리먼트의 다양한 부분에 따라 변화될 수 있으며, 예를 들어, 기화 엘리먼트의 원위부 끝에 말단 (409)은 몸체 (401)가 말단의 끝까지 영향을 미치도록 구조화될 수 있고, 층 (403) 및/또는 (407)의 두께는 감소된다. 몇몇 실시예에서, 코팅층 (403) 및/또는 (407)과 같은 층은 균등하게 분포되지 않고, 어느 일부는 보다 두껍고, 다른 일부는 얇다.
몇몇 실시예에서, 상기 층 구조는 전기도금 기술을 이용하여 제조된다. 몇몇 실시예에서, 상기 층은 화학적 증착 기술의 이용 및/또는 증착을 사용하여 용착 (deposite)시킨다. 예를 들어, 질화 티타늄 층은 증착에 의하여 적용될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 플레이트의 바람직한 층 구조를 보여준다. 몇몇 실시예에서, 플레이트의 층 구조는 기화 엘리먼트의 층 구조와 유사하다. 선택적으로, 플레이트는 기화 엘리먼트와는 다른 층 구조를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 플레이트는 단일 층, 예를 들어, 구리, 세라믹, 및/또는 스테인리스 스틸로 이루어진 단일층을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 플레이트의 전체 두께는 어레이의 구부러짐을 방지할 수 있을 만큼 충분히 두껍고, 이와는 반대로, 가열 엘리먼트로부터 기화 엘리먼트로의 열을 빠르게 전달 가능한 만큼 얇다. 선택적으로 플레이트의 전체 두께는 0.5-10mm 범위, 예를 들어 1mm, 3mm, 6mm이다.
본 실시예에서 나타낸 바와 같이, 플레이트는 도 4a의 기화 엘리먼트와 유사하게 3개의 층을 포함한다: 선택적으로, 가열 엘리먼트의 표면에 맞닿아 있는 A 구리층 (411), 예를 들어, 은으로 이루어진 중간층 (413), 예를 들어, 금 및/또는 로듐으로 이루어지고, 조직과 맞닿아 있는 외부층.
몇몇 실시예에서, 예를 들어, 기화 엘리먼트 사이 표면에 노출된, 플레이트의 몇몇 부분은 생체적합성 물질 및/또는 금과 같은 적외선 방사가 감소된 물질에 의해 코팅되어 있다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트 및/또는 플레이트는 금속 주입 몰딩 과정을 이용하여 제조될 수 있으며, 이는 가루 형태의 금속과 결합 (binder) 물질을 혼합하여 'feedstock' 혼합물을 제조하고, 이후, 속이 빈 몰드에 주입하고, 소결시켜 최종 생성물을 얻는다. 선택적으로, 소결 온도, 사용된 물질의 형태, 선택된 몰드의 크기와와 같은 조건은, 미리 선택된 크기에 따라 정밀하게 형성된 최종 생성물에 의해 선택된다.
기화 엘리먼트들의 어레이의 자가 멸균을 위한 방법
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트들을 포함하는 어레이의 자가 멸균을 위한 방법의 흐름도이다.
몇몇 실시예에서, 다층 구조는 고온 조건을 견딜 수 있기 때문에, 상기 어레이는 자가 세척 및/또는 자가 멸균을 위한 것이다. 몇몇 실시예에서, 자가 세척은 숯 성분 (char)이 전혀 없는 어레이를 유지한다. 몇몇 실시예에서, 자가 세척은 처리 과정 동안 어레이에 부착되어 있는 조직 파티클 및/또는 탄화 파티클로부터 어레이를 세척하기 위하여 요구된다.
몇몇 실시예에서, 상기 방법은 조직 (501), 예를 들어 피부 조직에 기화 처리를 적용하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 반복적인 처리, 예를 들어, 2, 5, 10, 20, 50 또는 이외 다른 중간, 또는 높은 반복 횟수가 적용된다. 하기의 처리, 예를 들어, 목적하는 기화 깊이에 도달한 경우, 상기 어레이는 처리 조직 (503)으로부터 제거된다.
몇몇 실시예에서, 어레이를 세척 및/또는 멸균하기 위하여, 어레이는 약 500℃ (505) 이상의 온도로 가열된다. 바람직한 실시예로서, 어레이는 0.5-5초 범위 동안 550℃로 가열된다. 선택적으로, 상기 온도의 가열은 조직 파티클, 및/또는 탄화 파티클과 같은, 어레이에 존재하는 탄소 잔유물을 CO2로 변형시키는 산화를 야기한다.
본 발명자들은 500℃ 이상 온도로 가열하는 단계의 세척 효율을 입증하고자 실험을 실시하였다. 플레이트의 일부분 위 및 몇몇 기화 엘리먼트의 표면에 얇은 탄화 층을 점진적으로 생성할 수 있도록 380-400℃로 조직을 처리하였다. 조직으로부터 어레이를 제거한 후, 상기 어레이는 1-3초의 시간 동안 550℃로 가열되었으며, 이후 모든 탄화 잔유물들은 제거되었다.
몇몇 실시예에서, 멸균 및/또는 세척은 특정 횟수의 처리 펄스, 예를 들어, 1-50 처리 펄스 후에 적용된다. 몇몇 실시예에서, 몇균은 작동 시간이 축척됨에 따라, 예를 들어, 10초, 40초, 2분, 5분, 20분, 60분 또는 상기의 중간, 더 길거나 적은 작동 시간에 따라 적용된다.
몇몇 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 기화 엘리먼트 및/또는 기화 엘리먼트들의 어레이는 장치 (예, 휴대용 장치)로부터 제거, 예를 들어, 처리 이후 새로운 기화 엘리먼트 또는 새로운 기화 엘리먼트들의 어레이로 교체된다. 선택적으로, 교체는 자동 기계 장치로 수행된다.
선택적으로, 교체는 장치의 컨트롤러에 의해 조절된다.
반복적인 조직 기화를 위한 방법
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 반복적인 처리 펄스 (treatment pulses) 적용을 위한 방법의 흐름도이다.
몇몇 실시예에서, 조직의 기화는 예를 들어, 조직 내 깊은 크레이터를 생성하기 위하여, 반복적인 처리 펄스를 적용하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 제1 처리 펄스가 적용된다 (601). 몇몇 실시예에서, 처리 펄스 이후, 기화 엘리먼트들은 조직으로부터 상승, 예를 들어, 조직의 표면 위에 이들의 원위부 말단이 위치될 수 있도록 상승된다. 선택적으로, CO2와 같은 증기는 크레이터와 기화 엘리먼트의 원위부 끝 사이에 가두어져 있고, 기화 엘리먼트가 상승됨에 따라 적어도 한 부분에서 형성된 50%, 70%, 90%의 증기의 배출을 가능하게 한다. 증기 배출의 잠재적인 이점은 보다 깊은 크레이터들의 기화를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 증기의 제거를 촉진하기 위하여, 환기 장치는 본 발명의 장치에 연결된다. 추가적으로, 또는 선택적으로, 증기의 제거를 촉진하기 위하여, 펌프 또는 흡입이 가능한 다른 장치는 본 발명의 장치에 연결된다.
몇몇 실시예에서, 제2 처리 펄스가 적용된다 (605). 선택적으로, 제2 처리는 조직의 이동을 방지할 수 있을 만큼 충분히 짧은 시간적 간격 내 처리된다. 선택적으로, 이는 전에 위치하였던 크레이터와 유사한 위치에 기화 엘리먼트를 재위치시키게 하고, 선택적으로 부수적인 손상 및/또는 불분명한 경계면을 갖는 크레이터의 형성을 감소시킨다.
몇몇 실시예에서, 3 펄스, 5 펄스, 10 펄스, 50 펄스와 같이, 반복적인 처리 펄스가 적용된다 (706). 어느 한 실시예에서, 시간적 간격은 50msec 이내로, 3 처리 펄스가 적용된다. 선택적으로, 2 처리 펄스간 시간적 간격은 200ms 보다 짧다.
선택적으로, 반복적인 처리 펄스의 적용에 의하여, 보다 깊은 조직층이 기화되며, 보다 깊은 크레이터를 형성한다.
보다 깊은 크레이터의 형성을 위한 반복적인 처리는 두꺼운 표피 층이 존재하는 부위에 유용할 수 있고, 유두 진피층에 적용함에 적합할 수 있다.
도 7a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 조직 기화의 조직학적 결과이다.
상기 모든 실시예의 조직학적 결과는 9×9 피라미드 형태의 기화 엘리먼트들의 어레이를 이용하여 획득하였고, 각각의 피라미드는 1.25mm 높이, 및 1,25mm의 정방형 (square base)의 가장자리 폭을 갖는다. 각각의 엘리먼트는 니켈 및/또는 금 층에 의해 코팅된 구리 몸체를 포함하며, 이는 10μm의 두께를 가진다.
도 7a에서, 단일 처리 펄스는 400℃로 조직에 적용된다. 상기 이미지는 단일 기화 엘리먼트에 의해 형성된 단일 크레이터 (701)를 보여준다.
단일 처리 펄스의 적용은 100μm의 깊이의 유두 진피 내 상대적으로 얕은 크레이터의 생성을 야기한다.
도 7b에서, 세 번의 처리 펄스는 400℃로 조직에 적용된다. 반복 처리간 시간적 간격은 50msec이다. 관찰한 바와 같이, 보다 깊은 (약 150 마이크론의 깊이를 갖는) 손상 부위 (703)가 조직 내 형성되었으며, 이들은 뚜렷한 경계면을 갖는다.
기화 엘리먼트들의 어레이의 바람직한 이동 프로파일
도 8a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 캠샤프트 메카니즘을 활용한 순환 이동 프로파일의 실행, 및 바람직한 이동 프로파일을 나타낸 계통도이다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트들의 작동은 어레이의 순환 이동 프로파일을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 절대 가속도는 상기 엘리먼트가 조직으로 전진함에 따라 증가한다. 선택적으로, 최대 절대 가속도는 조직과의 접촉이 이루어진 시점이다. 선택적으로, 기화 엘리먼트가 조직에 접촉하는 순간, 속도의 방향은 반대가 되고, 엘리먼트는 조직으로부터 후퇴된다. 선택적으로 방향의 역전은 상대적으로 짧은 기간, 예를 들어, 조직과 접촉한 시점부터 10 microsec 및 100 millisec 내 발생한다. 몇몇 실시예에서, 절대가속도는 조직에 대한 엘리먼트들의 경로의 적어도 한 부분에 따라, 20%, 30%, 50%. 70%, 또는 상기의 중간, 더 큰, 더 작은 경로의 부분에 따라 증가한다. 선택적으로 절대 가속도는 어레이의 조직으로 전진하는 초기에 증가한다.
추가적으로 또는 선택적으로, 절대 가속도는 어레이가 조직에 가깝게 이동함에 따라 증가한다.
몇몇 실시예에서, 절대 가속도는 조직 내 기화 엘리먼트의 짧은 접합시간, 예를 들어, 100μsec를 달성한다.
조직 내 접합시간의 단축은, 부수적인 손상을 감소시키게 한다. 몇몇 경우에 있어서, 예를 들어, 지연 치료가 유리한 부위는 1-100ms와 같은 긴 접합시간이 바람직할 수 있다. 추가적으로, 바람직한 기화 엘리먼트의 접합시간은 1msec, 6msec, 14msec, 18msec, 및 25msec이다. 접합 지속 시간은 기화 말단 물질에 의해 결정된다. 예를 들어, 구리 말단은 10 마이크론 깊이 크레이터의 기화를 위해서는 6msec가 요구될 수 있으며, ALN 말단은 14msec 및 스테인리스 스틸 말단은 18 또는 25msec가 요구될 수 있다.
바람직한 절대 가속도는 예를 들어, 0-2×105cm/sec2, 예를 들어, 2×103-2×105 cm/sec2 사이 범위이다.
몇몇 실시예에서, 예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같이, 캠샤프트 기반 메카니즘이 어레이의 순환 이동 프로파일, 예를 들어, 어레이 각 속도를 선 속도로의 변화를 발생시키는데 활용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 모터 (801)는 요동 휠 (803)을 작동, 예를 들어, 각 속도 w에서 휠이 회전하도록 작동시킨다. 몇몇 실시예에서, 모터 (801)는 DC 모터이다. 모터 (801)는 스테퍼 모터 (stepper motor), 축 방향 로터 모터 (axial rotor motor), 또는 휠 (803)의 회전에 적합한 이외 다른 형태의 모터이다.
몇몇 실시예에서, 휠 (803)은 레버 (805)에 부착되며, 휠 (803)의 원 운동이 기화 엘리먼트들의 어레이의 선형 운동 (807)으로 전환된다. 몇몇 실시예에서, 시프트 (809)는 레버 (805)와 어레이 (807) 사이를 연결시킨다.
작동하는 동안, 휠 (803)의 회전은 레버 (805)의 상승과 시프트 (809)의 하강을 야기하면, 이들의 거리는, 선형 속도 V에서, 예를 들어, 3-25mm, 예를 들어, 10-15mm 이며, 이는 어레이 위치의 기능적인 변화를 일으킨다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트들의 어레이의 진동, 특히, 거리 X로 표시된 기화 엘리먼트의 원위부 말단의 진동에 대한 정확한 조절을 위하여, 측미기 (micrometer)와 같은 측정 수단이 이용된다. 선택적으로, 상기 측미기는 휠 (803)에 부착되어 있다. 몇몇 실시예에서, 거리 X는 50-2000μm 범위이다.
몇몇 실시예에서, 처리 과정에서 조직을 밀기 위하여, 거리 X는 처리 장치 (811)의 하우징의 원위부 끝으로부터 어레이 (807)의 기화 엘리먼트의 돌출부에 영향을 미친다. 돌출부의 범위는, 예를 들어, 0.3mm, 0.5mm, 1mm, 1.8mm와 같이 0-2mm 범위이다. 몇몇 경우에서, 예를 들어, 피부에 대하여 어레이가 놓여지고 압력이 가해는 동안, 피부 조직과 같은 조직은 밀어 올려 지고, 상기 피부의 적어도 한 부분은 기화 엘리먼트들 사이에 불룩 튀어 나온다. 이러한 경우, 돌출의 정도는 음의 거리, 예를 들어 -1mm로 나타내고, 따라서, 조직의 돌출에 대한 값을 보상한다.
몇몇 실시예에서, 어레이의 선 속도 V는 70-100cm/sec, 10-20cm/sec, 및 30-50cm/sec와 같이 0-150cm/sec 범위이다.
몇몇 실시예에서, 옵토커플러 (optocoupler), Hall 자석 센서 (Hall magentic sensor) 또는 이외 다른 회로와 같은 암호기는 어레이 (807)의 현재 위치에 대한 지표, 및/또는 휠 속도에 대한 정보, 및/또는 어레이 속도에 대한 정보를 생성하기 위하여, 모터 (801)에 포함된다.
몇몇 실시예에서, 지표는 상기에 전술한 바와 같이, 컨트롤 유닛으로 이동된다. 선택적으로, 컨트롤 유닛은 사용자의 선택에 의한 파라미터 및/또는 컨트롤 유닛의 자동적인 선택에 의한 파라미터에 따라, 캠샤프트 메카니즘을 작동시킨다. 예를 들어, 사용자는 어레이의 속도, 전진 또는 후퇴 거리, 조직 내 어레이의 접합시간, 반복 횟수, 조직 내 기화 엘리먼트들의 침투 깊이, 및/또는 이외 다른 파라미터와 같은 파라미터들을 선택할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 예를 들어, 캠샤프트 메카니즘 및/또는 스프링 및/또는 스프링의 진동 거리에 의해 작동되는, 어레이 어셈블리는 조직으로의 어레이의 가속도 및/또는 조직 내 기화 엘리먼트의 접합시간에 영향을 미친다.
몇몇 실시예에서, 예를 들어, 캠샤프트 메카니즘 및/또는 스프링에 의해 작동되는, 어레이 어셈블리는 옵토커플러와 같이, 어레이의 현재 위치 탐지를 위한 센서를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 어레이 어셈블리는 조직 내 기화 엘리먼트의 접합시간을 측정하기 위한 센서, 예를 들어, 조직의 전기적 전도도 측정을 위한 장치, 예를 들어, 레지스터 및 베터리와 같은 낮은 전압의 전원 장치를 포함한다. 선택적으로, 전원 장치는 임상적 기준에 의해 적정한 수준에서 전류가 유지될 수 있을 만큼 낮으며, 예를 들어, 100 마이크로암페어이다.
몇몇 실시예에서, 안전 메카니즘은 예를 들어, 하기 기술한 사항과 같이, 만일 허용된 시간에 비해 긴 시간 동안 접합이 지속된 경우 및/또는 어레이의 현재 위치가 오동작한 경우에 어레이로부터 조직을 밀어거나 및/또는 어레이를 상승시키는 센서로부터 입력된 정보를 받기 위하여 구성된다. 선택적으로, 추가적인 스프링은 오작동한 경우, 장치를 상승시키기 위하여 제공된다.
몇몇 실시예서, 밀어 내리는 프레임은 오작동한 경우, 어레이로부터 조직을 밀어내기 위하여 제공된다.
도 8b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 기화 엘리먼트의 순환 이동 프로파일을 나타낸 바람직한 그래프를 보여준다. 상기 그래프는 처리된 조직 (813)에 대한 위치의 기능으로서, 기화 어레이의 절대 가속도 (811)를 보여준다. 몇몇 실시예에서, 기화 어레이가 조직으로 전진함에 따라, 절대 가속도는 증가하고, 조직 (813)에 접촉하는 경우, 최대 절대 값에 도달한다. 선택적으로, 예를 들어, 목적하고자 하는 조직의 깊이에 도달할 때, 기화 어레이의 방향은 전환되고, 기화 어레이는 조직으로부터 상승된다. 선택적으로, 예를 들어, 반복적이 펄스가 적용될 때, 도면에 나타낸 바와 같이, 어레이의 방향은 조직 등의 방향으로 전진하기 위하여 다시 전환된다. 몇몇 실시예에서, 기화 어레이의 이동 프로파일은 조직 내 엘리먼트들의 접합 지속 시간을 감소시키기 위하여 결정된다.
무선 주파수 전달 및/또 조직 기화를 위한 이중 시스템
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 무선 주파수 발생기를 포함하는 조직 기화를 위한 시스템의 블록도이다.
몇몇 실시예에서, 열 활성 모드 및 무선 주파수 에너지 활성 모드를 위한 이중 기능을 가진 장치를 제공하기 위한 무선 주파수 발생기 (901)는 시스템 상에 포함된다.
몇몇 실시예에서, 어레이 (903)는 기화 엘리먼트 (905) 및 무선 주파수 전극 (907)의 조합을 포함한다. 선택적으로, 기화 엘리먼트 (905)는 조직으로 무선 주파수 에너지를 전도하기 위한 것이다. 선택적으로 기화 엘리먼트는 무선 주파수의 전도에 적합한 구리 및/또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 이루어진다.
선택적으로, 어레이 (903)는 오직 무선 주파수 전극만을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 무선 주파수 안테나와 같은 도선 (913)은 발생기 (901)로부터 조직으로 무선 주파수 에너지를 전달하기 위하여 사용된다. 몇몇 실시예에서, 어레이는 열 전도 엘리먼트를 포함하며, 이는 조직 기화를 위하여 반드시 구성되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 컨트롤 유닛 (909)은 열 가열 모드와 무선 주파수 전도 모드간 전환을 위하여 구성되며, 예를 들어, 사용자에 의해 작동될 수 있는 전자적 스위치이다. 만일, 무선 주파수 전도 모드가 선택되면, 무선 주파수 발생기 (901)에 의한 무선 주파수 에너지가 어레이 (903)를 거쳐 절개가 일어날 조직으로 전도된다. 만일 열 모드가 선택되면, 기화 엘리먼트 (905)는 가열 엘리먼트 (911)에 의해 가열되어 조직을 기화시킨다. 몇몇 실시예에서, 두 모드는 동시에 작동한다.
무선 주파수 발생기를 포함하는 시스템은 특히, 단편적인 피부 재생 적용에 유용하다.
몇몇 실시예에서, 무선 주파수 발생기를 포함하는 시스템은 예를 들어, 기술한 바와 같이, 캠샤프트 메카니즘을 활용한 순환 이동 프로파일로 작동된다.
조직 기화를 위한 호일
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 조직 기화를 위한 호일의 예시이다.
몇몇 실시예에서, 상기 전술한 바와 같이, 예를 들어, 조직 내 특정 깊이로 침투하도록 엘리먼트 형태가 제조된 경우, 조직과 접촉하는 기화 엘리먼트의 십자형 표면 (crosswise surface)의 크기는 상대적으로 작으며, 엘리먼트의 길이가 중요하다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 엘리먼트가 평면 형태의 호일과 같이 호일 형태인 경우, 조직과 접촉하는 기화 엘리먼트의 표면은 상대적으로 크다.
몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트의 형태는 조직 (1005)의 표면에 인접한 얇은 크레이터 (1003)를 기화시키기 위하여, 호일과 같이 얇은 두께를 갖는 평면 형태로 제조된다. 크레이터 (1003)의 깊이는 예를 들어, 0-50μm 범위이다.
몇몇 실시예에서, 호일 (1001)은 전선 (1007), 예를 들어 구리선에 의하여 가열된다. 선택적으로 전선 (1007)은 조직을 향하도록 호일 (1001)의 표면에 마운트된다. 선택적으로, 전선 (1007)은 호일 (100) 내 내포된다. 몇몇 실시예에서, 전선 (1007)은 전기적 절연 물질에 의해 코팅된다. 전선 (1007)의 끝은 직접적으로 또는 비간접적으로 (예를 들어, 추가적 전선을 통하여) 전력원에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 전력원은 0.5-9 V 베터리 (1009)와 같은 낮은 전압의 전력원이다.
몇몇 실시예에서, 프레임 (1011)은 호일 (1001)을 홀딩하기 위하여 제공된다.
선택적으로, 호일 (1011)은 예를 들어, 1g 이내로, 상대적으로 가볍기 때문에 프레임 (1011)은 조직과 호일 (1001) 표면 사이 완전한 접촉을 보장한다. 몇몇 실시예에서, 프레임 (1011)을 조직에 접촉시키지 않게 하기 위하여, 호일 (1001)은 약간의 오목한 상태로 홀딩된다.
몇몇 실시예에서, 프레임 (1011)은, 예를 들어, 가열 엘리먼트와 결합된 프레임에 의하여, 호일 (1001)의 가열을 위한 것이다.
몇몇 실시예에서, 프레임 (1011)은 호일 (1001)의 전진 및 후퇴를 위하여 스프링 (1013)에 부착된다. 선택적으로 또는 대안적으로, 코일 및 자석 어셈블리는 호일 (1001)을 이동시키기 위해 활용된다. 몇몇 실시예에서, 스프링 (1013)은 작동 상의 단일 전동을 수행하기 위하여 구성된다.
몇몇 실시예에서, 호일 (1001)은 전기적 절연 코팅, 예를 들어, 유리, 또는 산화 알루미늄 코팅을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 코팅은 크롬 질화물, 및/또는 알루미늄 질화물을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 안전 메카니즘이 제공된다. 호일 (1001)이 조직 (1005)에 접촉되고, 조직을 기화시키기 위한 열 에너지가 고갈된 경우, 베터리 (1009)와 같은 전력원과 가열 전선 (1007)의 연결이 끊어진다. 선택적으로, 조직으로부터 호일 (1001)이 후퇴하는 경우, 접촉이 다시 이루어지고, 전선 (1007)이 다시 가열된다. 전력원의 끊김 및/또는 재연결은 기계적으로, 및/또는 전기적으로, 예를 들어, 트랜지스터를 이용하여 수행된다.
몇몇 실시예에서, 그라운딩 (915)이 제공된다.
몇몇 실시예에서, 호일 (1001)의 표면은 1mm2-5cm2 범위이다.
몇몇 실시예에서, 호일 (1001)은 얇은 스트립 형태, 예를 들어 100μm 폭을 갖는 형태이다. 선택적으로, 이러한 경우, 호일 (1001)은 가열 전선과 같은 기능을 하고, 전류를 흐르게 할 수 있다. 조직 내로 전류 전도를 제거하기 위하여, 호일 (1001)은 전기적 절연 물질에 의해 코팅된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상대적으로 낮은 전압 전력원이 이용된다.
몇몇 실시예에서, 호일 (1001)은 스테인리스 또는 티타늄으로 이루어진다.
선택적으로, 호일 (1001)은 전기도금 및/또는 전해 연마 기술을 이용하여 기화 엘리먼트로 제조 및/또는 적용된다. 몇몇 실시예에서, 호일 (1001)은 유리로 이루어진다.
호일 (1001)은 특히 박락물 및/또는 마이크로- 박피와 같은 피부 치료에 특히 활용된다. 상기 호일은 피부 조직, 예를 들면 눈, 목, 및 손 주변의 얇은 표면층에 처리될 수 있다.
이하는 피부의 표면 치료를 위한 얇은 호일의 사용을 포함하는 바람직한 적용 파라미터들이다.
본 실시예에서, 유리 (~1W/mdegC 열 전도계수)로 이루어진 호일이 사용된다. 호일의 두께는 1mm, 부피는 0.1cm3이고, 무게는 0.3g이다.
상수 K=100N/m 및 X=1cm의 진동 진폭을 갖는 스프링이 사용되었다. 단일 진동의 지속시간은 T~10 msec이다.
호일 및 스피링 어셈플리는 단일 진동에서, Y=2mm의 거리로 조직을 밀게 하기 위하여 구성되었다.
상기 기술한 어셈블리를 이용한 조직 내 호일의 지속 시간은 하기의 식:
Figure pct00001
에 따른 산출될 수 있으며, 예를 들어, 이러한 경우, t=2msec이다.
전술한 조건에서, 조직에 형성된 크레이터의 깊이는 약 15μm이다 (최외각의 피부층의 깊이, 각질층은 15μm로 추정됨.)
최고 높은 온도로 가열된 유리 호일 부위에서 조직 표면의 부위로의 열이 소멸되는 곳의 층 (Z) 두께를 산출하기 위하여, 하기의 식:
Figure pct00002
이 적용되었다
K는 유리의 열 전도도, 예를 들어, ~10-2W/cmDegC.
P는 유리 호일의 밀도, 예를 들어, 3gr/cm3
C는 유리 호일의 열 용량, 예를 들어 ~0.8J/gr*degC.
조직 내 유리 호일의 지속 시간인 2msec 동안, 상기 나타낸 바와 같이, 산출된 열 소멸층의 두께는 Z~30μm이다.
30μm의 유리에 저장되는 열 에너지의 양은 500℃에서, 열 용량 (C)과 온도를 곱하여 얻어지며, 4J이다.
따라서, 2mses의 지속 기간 동안, 4J의 열 에너지는 조직을 기화시키기 위하여, 호일에 의해 조직으로 고갈된다. 물의 기화는 ~3000J/cm3의 에너지를 요구하기 때문에, 4J의 에너지는 1.3*10-3 부피를 기화시킬 수 있고, 따라서, 13μm의 깊이를 갖는 크레이트가 생성될 수 있다 (크레이터의 정단면 및 기화 호일을 가정함).
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 프레임 (1103) (오직 프레임의 일부분만 나타냄)에 의해 홀딩된 평면 형태의 기화 엘리먼트 (1101)의 바람직한 구성을 나타낸 도면이다.
몇몇 실시예에서, 호일 (1101)은 프레임 (1103)에 호일의 오목한 윤곽이 형성되도록 부착된다. 작동 기간 동안, 프레임 (1103)의 로드는 적어도 몇몇 호일 (1101)로부터의 열을 흡수한다. 시간이 지남에 따라, 프레임 (1103)의 로드는 호일 (1101) 나머지 부분에 비해 보다 높은 온도로 가열되게 되며, 호일의 가장자리의 과열을 일으킬 수 있다. 크레이터 경계면의 과열을 방지하기 위하여, 본 발명은, 처리하는 과정에서, 조직으로부터 떨어지도록 호일 (1101)의 가장자리가 올려진 상태로 활용될 수 있다.
휴대용 조직 기화 장치
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 휴대용 조직 기화 장치의 도면이다.
몇몇 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 기화 엘리먼트 어셈블리, 예를 들어, 도 10에 나타낸 어셈블리는 휴대용 장치에 포함된다. 몇몇 실시예에서, 휴대용 장치의 원위 부분 (조직과 맞닿은 부분)은 하나 또는 그 이상의 휠 (1201)을 포함한다. 선택적으로, 사용자들은 조직, 예를 들어 피부의 표면 위에 상기 장치를 미끄러지게 처리한다. 휠 (1201)의 직경은 특정 거리, 예를 들어, 1mm, 5mm, 1cm, 2cm로, 기화 호일 (1203)을 전진하기 위하여 구성된다. 몇몇 실시예에서, 휠 (1201)의 회전이 스프링 (127) 위로 가해질 수 있도록 레버 및/또는 케이블 (1205)이 제공되고, 이는 호일 (103)을 조직으로 밀도록 한다. 선택적으로, 레버 (1205)는 처리 사이에, 스프링을 후퇴하게 하고, 호일 (1203)은 조직으로부터 멀어진다.
상기 장치 사용의 잠재적인 이점은 안면 피부와 같이 넓은 표면 부위의 치료를 포함하는 진보적이 메카니즘을 포함한다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 조직 내 크레이터들의 기화를 위한 장치의 도면이다.
도 13은 조직의 표면으로 롤링을 위한 장치를 나타내었다. 몇몇 실시예에서, 상기 장치는 가늘고 긴 좁은 부위를 기화하기 위하여, 적어도 하나의 전선 (1301)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 전선 (1301)의 열용량은 20-100μm의 깊이를 갖는 크레이터를 기화킬 수 있을 만큼 충분히 높다.
몇몇 실시예에서, 전선은 예를 들어, 텅스틴, 스테인리스 스틸, 및/또는 구리로 이루어진 금속 전선이다. 몇몇 실시예에서, 전선 (1301)의 직경은 20-150μm 범위이다. 전선 (1301)의 길이는 1-20mm 범위이며, 이는 적용의 형태에 의존한다.
몇몇 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 전선 (1301)은, 예를 들어, 본 도면에 나타낸 4개의 전선은 두 플레이트 (1303) 사이에 늘어져 있다. 선택적으로, 상기 전선은 작동 과정에서 변형을 방지하기 위하여, 플레이트에 꽉 조여 있는 상태로 늘어져 있다.
몇몇 실시예에서, 플레이트 (1303)는 조직 (1313)의 표면으로 장치를 롤링하기 위하여 휠 (1305)이 연결된다.
몇몇 실시예에서, 전선 (1301)은 예를 들어, 반대편 끝, 반대 전하를 띄는 전극 (1307)에 부착된다. 선택적으로, 전극 (1307)은 휠 (1305)의 위치에 고정된다. 지점 A 및 지점 B에서, 브러쉬 모양의 구조 (1309)를 갖는 전류 전도성 구조는 각각의 전극에 부착될 수 있다. 전극 (1307)은 전력원 (1311), 예를 들어, 베터리에 연결된다.
장비가 작동되는 동안, 휠 (1305)의 회전은 플레이트 (1303)의 회전을 야기한다. 전선 (1301)이 구조 (1309)에 접촉함에 따라, 예를 들어, 지점 A, 전선 (1301)은 전기적 회로를 완성되고, 전선 (1301)을 통하여 전극 (1307) 사이의 전류가 흐르게 된다. 몇몇 실시예에서, 지점 B는 조직과 가깝게 위치하고, 예를 들어, 조직으로부터 2mm 보다 짧은 거리에 위치하고, 조직 기화를 위하여 200-800℃로 가열되면, 전선 (1301)은 지점 A 및 지점 B 사이 (순환 운동 동안) 구조 (1309)를 통하여 전진한다. 선택적으로, 전선 (1301)이 지점 B으로부터 분리되면, 전선 (1301)을 통한 전류는 전혀 흐르지 않게 된다.
선택적으로, 전선 (1301)은 회전함에 따라, 예를 들어, 다시 지점 A에 도달함에 따라 냉각된다. 전선 (1301)의 끊김의 잠재적인 이점은 조직으로 전달되는 열 에너지의 양을 제한할 수 있음을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 다수의 전선이 사용되면, 조직 내 생성된 크레이터들 사이 거리는 전선의 수 및/또는 장치의 전진 거리, 예를 들어, 휠의 완전한 회전 동안 전진 거리에 따라 결정된다.
몇몇 실시예에서, 조직은 전선 (1301)의 후퇴 후, 냉각된다.
선택적으로, 냉각은 도면의 (1315)에 나타낸 바와 같이, 공기가 불음 (air blowinig)으로써 수행된다. 추가적으로 또는 선택적으로, 냉각은 액체 미스트의 불음, 및/또는 액체의 분출, 및/또는 조직 위에 차가운 금속 플레이트의 내려놓음 및/또는 열전기 냉동기에 의해 수행된다.
몇몇 실시예에서, 모터는 장치에 연결된다. 선택적으로 모터는 특정 속도, 예를 들어, 1-20cm/sec로 장치가 전진하기 위하여 구성된다.
바람직하게 장치는 단일 회전 (반경 ~3cm를 갖는 회전) 동안 ~3cm의 거리를 롤링하도록 구성된, 1cm의 직경을 갖는 휠 및/또는 플레이트를 포함한다. 다수의 전선, 예를 들어, 5, 10, 15, 25, 30개의 전선 또는 상기의 중간, 더 많거나 적은 수의 전선은 플레이트 사이에, 예를 들어, 이들간 1mm의 사이 간격으로 늘어진다. 전선의 직경은, 예를 들어, 50μm이다. 피부와 같은 조직에 10cm/sec의 속도로 장치가 롤링하는 동안, 각 도선과 피부가 접촉하는 시간은 500μsec이다. 가늘고 긴 좁은 크레이터, 예를 들어, 50μm의 폭을 갖는 크레이터는 조직 1mm마다 형성된다.
선택적으로, 크레이터의 깊이는 피부의 각질층을 초과하지 않는다.
전선 길이 및/또는 직경 및/또는 전선의 수 및/또는 전진 거리 및/또는 전진 속도와 같은 파라미터들은 적용의 형태에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 상처의 치료를 위해, 1-10mm 범위의 전선이 바람직하다. 몇몇 실시예에서, 장치 내 다른 전선은 다양한 병변 패턴을 생성하기 위하여, 다른 길이 및/또는 폭을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 장치의 적어도 한 부분은, 예를 들어, 전선은 분리 가능하고, 제거할 수 있다.
손발톱 치료를 위한 기화 어레이
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 손발톱을 침투하기 위한, 기화 엘리먼트 또는 기화 엘리먼트들의 어레이 사용을 나타낸 도면이다.
손발톱의 케라틴 층을 통한 크레이터의 생성는 손발톱 곰팡이증 (onychomyosis)의 치료, 즉, 곰팡이 감염 처리를 위하여 손발톱에 액상 약물이 적용하는 부위에 유용하다. 상기 케라틴 층은 100-300μm만큼 두껍기 때문에, 이는 약물의 손발톱 침투를 방해하는 장벽을 구성할 수 있고, 감염된 피부 아래의 표면에 이르게 한다.
도 14는 손발톱 (1405)을 통하여 크레이터 또는 홀 (1403)을 기화시키기 위한 구성을 갖는 기화 엘리먼트 (1405)를 나타낸다. 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 실린더 로드, 피라미드, 원뿔 로드, 또는 이들의 조합 형태이다.
케라틴 층을 기화시키기 위한 선택적 치료 온도 프로파일은, 예를 들어, 400-500℃ 또는 그 이상의 범위이다. 엘리먼트의 빠른 가열은 중요할 수 있으며, 따라서, 170℃와 같은 낮은 온도는 기화와 반대로, 케라틴 층의 용해를 야기한다. 만일 케라틴 층이 용해되면, 추가적인 장벽이 형성될 수 있고, 아래 조직으로의 약물의 적용을 방해한다. 몇몇 실시예에서, 지속 처리 시간은 1-100 범위이다.
본 발명자들은 1mm의 기저폭을 갖고, 구리로 코팅된 피라미드 형태의 금 말단의 어레이를 450℃로 가열하고, 100msec간 손발톱의 표면에 적용하는 실험을 수행하였다. 300μm의 깊이를 갖는 크레이터가 케라틴 층에 형성되었다.
몇몇 실시예에서, 단일 기화 엘리먼트들은 펜 모양의 하우징, 예를 들어, 사용자가 손발톱 표면에 적용하기 위하여 버튼을 누르는 구성을 갖는 하우징 내 조립될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 크레이터들이 형성된 경우, 액상 약물과 같은 약물이 적용되고, 감염된 조직의 치료를 위하여, 형성된 크레이터를 통과한다.
상처 치료를 위한 기화 어레이
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 조직 내 상처를 치료하기 위하여, 기화 엘리먼트 또는 기화 엘리먼트들의 어레이 사용을 나타낸 도면이다.
몇몇 실시예에서, 기화 어레이 (1501)는 상처 조직 (1503)에 적용된다. 몇몇 실시예에서, 반복적인 처리는 점진적인 상처 조직, 각각의 층에 따른 기화를 적용하기 위한 것이다. 반복적인 처리간 시간적 간격은 1일-2달 범위이며, 치료되는 조직의 형태에 의존한다. 몇몇 실시예에서, 처리간 시간적 간격은 새로운 상처 형성을 방지하기 위하여, 오래된 상처의 기화 속도보다 새로운 상처 형성 속도가 느린 경우 결정된다.
몇몇 실시예에서, 400℃ 이상의 높은 온도 때문에, 기화된 크레이터의 벽에 존재하는 탄화 파티클이 산화되고, CO2 증기로 전환되며, 크레이터 벽은 숯 성분이 없는 상태로 남게 된다. 숯 성분이 없는 크레이터 벽은 조직의 치료를 더욱 촉진할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상처 치료에 사용된 기화 엘리먼트는, 상처 조직보다 깊은 층의 목적하지 않는 침투를 방지하기 위하여, 상대적으로 평평하고 및/또는 약간 둥근 말단을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 조직 내 기화 엘리먼트의 접합 지속 시간은 10-100msec이다.
몇몇 실시예에서, 국소적인 치료, 예를 들어 전 처치, 및/또는 후 처치는 노출된 상처 조직에 적용된다. 치료는 노출된 상처 조직뿐만 아니라, 조직 내 생성되는 어떠한 형태의 홀에 적용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 약물은 상처 조직과 같은 치료 조직의 치료를 촉진할 수 있는 스테로이드성 약물을 포함한다.
도 16a-b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 다른 물질들로 이루어진 기화 어레이를 이용하여 피부 단편의 표면을 재생한 지 5일 후 획득한 사진이다.
도 16a는 스테인리스 스틸로 이루어진 피라미드 형태의 기화 엘리먼트들의 어레이가 처리된 팔 피부를 나타낸 것이다. 도 16b는 ALN으로 이루어진 피라미드 형태의 기화 엘리먼트들의 어레이가 처리된 팔 피부를 나타낸 것이다.
상기 기화 엘리먼트의 크기는 1.25mm의 기저폭 및 1,25mm의 길이 (플레이트로부터 엘리먼트의 원위부 말단까지를 측정), 및 200μm의 엘리먼트의 원위부 말단에서 표면의 폭이다. 처리하는 동안, 두 어레이는 400-450℃ 범위의 온도로 가열된다.
조직과 접촉되는 지속 시간은, 스테일리스 스틸 어레이는 14-25msec, ALN 어레이는 6-18msec 범위이다. 짙은 점 (1601)은 형성된 크레이터의 위치를 나타내며, 치료하는 과정에서 크러스팅이 시작된다. 스테인리스 스틸 엘리먼트들은 온화한 치료를 위하여 사용될 수 있고, ALN 엘리먼트는 보다 침습적인 치료를 위해 사용될 수 있다.
바람직한 프리즘 형태의 기화 엘리먼트
도 17은 바람직한 프리즘 형태의 기화 엘리먼트 말단 (1701)을 나타내었다. 몇몇 실시예에서 엘리먼트의 길이 (1703)는 100μm에서 1cm이다.
선택적으로, 프리즘 형태의 엘리먼트들의 어레이는, 예를 들어, 10, 5, 15, 20, 30 또는 이외 다른 개수의 프리즘 형태의 엘리먼트가 각가 평행하게 정렬되어 있다. 선택적으로 프리즘 형태의 엘리먼트들의 어레이는 조직 내 가늘고 긴 크레이터를 생성한다. 잠재적인 이점은 가늘고 긴 크레이터에 대하여 수직 방향으로 늘어진 세포에 상대적으로 높은 효율을 보이며, 보다 정교하게 조직 내로 약물을 전달할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 몇몇 실시예에서, 기화 엘리먼트는 평행한 파이프 형태를 가질 수 있다.
조직에 기화시킬 수 있는 물질을 적용하는 단계를 포함하는 조직 기화를 위한 방법
도 18은 치료에 앞서서, 조직에 기화시킬 수 있는 물질을 적용하는 단계를 포함하는, 피부와 같은 조직 기화를 위한 바람직한 방법이다. 몇몇 실시예에서 (1801), 물 및/또는 겔과 같은 기화시킬 수 있는 물질의 층, 예를 들어, 물 기반의 겔이 조직에 적용된다. 상기 물 및/또는 겔은 피부 조직에 직접 처리한 경우에 비해, 상대적으로 치료를 목적으로 하는 조직부위의 표면을 균질하게 한다. 물 및/또는 겔의 증기는 환자 및 의료 관계자들에게 안전하며, 따라서, 이러한 물질은 기화시킬 수 있는 물질로서 이용함에 적합하다.
몇몇 실시예에서, 기화시킬 수 있는 층의 두께는 20, 30, 50μm 와 같은 10-80 \μm 범위이다. 예를 들어, 선택적으로, 어레이 내 정렬된 하나 또는 그 이상의 기화 엘리먼트들을 사용하여 크레이터는 겔이 덮여 있는 조직 (1803)에서 기화될 수 있다. 선택적으로, 적용된 물질은 조직이 기화되기 전에 기화된다. 물 또는 겔과 같은 물질의 사용에 따른 하나의 이점는 기화 깊이의 조절을 포함하며, 선택적으로 조직에 대한 기화 엘리먼트의 이동 조절의 필요를 감소시킨다. 예를 들어, 30 μm 두께의 겔층 및 세팅된 기화 엘리먼트들 (어레이 작동을 위하여 구성된 컨트롤 유닛의 사용)을 적용함으로써, 조직내 50μm, 20μm 깊이로 형성된 크레이터를 기화시킨다. 몇몇 실시예에서, 겔의 적용는 컨트롤 유닛에 의해 작동 및/또는 조절된다. 선택적으로, 상기 컨트롤 유닛은 겔의 두께를 결정하기 위하여 구성된다.
수평 및 수직 속도 인자를 포함하는 바람직한 이동 프로파일
도 19 a-f는 기화 엘리먼트들 및/또는 단일 기화 엘리먼트의 바람직한 프로파일을 나타낸 것으로서, 수직 속도 인자 v1, 및 수평 속도 인자 v2를 포함한다.
기술된 상기 이동 프로파일은 특히, 표피층의 가장 바깥층인, 각질층의 기화에 유용할 수 있다. 잠재적인 이점은 표피층 아래의 손상없이 각질층을 기화시킬 수 있음을 포함한다.
도 19a는 휴대용 기화 장치의 원위부 끝에서 조직으로 전진하도록 구성된 기화 엘리먼트들의 어레이에 대한 실시예를 나타내었다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 조직에 접촉하기에 앞서서, 상기 어레이는 수평방향, 예를 들어, 조직과 평행하게 어레이를 전진시키기에 적합한 레버 및/또는 모터 및/또는 휠, 또는 다른 수단을 이용하여 미끄러지게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조직과 평행한 어레이의 이동에 의해서 예를 들어, 사각형 (예를 들어, 200×200μm2 면적, 120×120μm2의 크기, 400×400μm2 크기 또는 상기의 중간, 보다 크거나 작은 부분을 가짐), 직사각형 (예를 들어, 100×10,000μm2의 면적, 50×500μm2, 600×8000μm2 또는 상기의 중간, 보다 크거나 작은 면적) 또는 이들의 다른 형태로 조직이 형상화된다. 몇몇 실시예에서, 상기 평행 이동은 조직과 접촉하기 전, 예를 들어, 기화 엘리먼트들이 원위부 말단이 조직 위에 0.7mm, 0.5mm, 0.2mm와 같이 짧은 거리 차이로 놓여 있을 때에 작동한다. 선택적으로, 수평 이동은 조직으로부터 들어올려져 멀어지면, 종료된다.
도 18b에서 나타낸 실시예는 단일 기화 엘리먼트, 예를 들어, 로드 (1905) 형태의 기화 엘리먼트를 포함한다. 선택적으로, 수평 이동이 진행되지 않은 경우 (예, V2=0), 엘리먼트의 최대 침투 깊이, H가 50-100μm 범위일 수 있고, 예를 들어, 60, 75, 90μm 또는 상기의 중간, 보다 깊거나 얕은 깊이일 수 있다. 형성된 크레터의 처리된 표면 부위는 로드 (1905)의 직경 D에 의하여 결정되며, 예를 들어, 100-300μm의 범위일 수 있고, 150, 20, 250 μm 또는 상기의 중간, 보다 크거나 작은 직경일 수 있다. 만일 엘리먼트가 사각형 또는 직사각형 단면 프로파일을 포함한다면, D는 직경 뿐만 아니라, 기화 엘리먼트의 이외 다른 폭을 나타낼 수 있다.
도 19c는 예를 들어, 도 19b에 나타낸, 기화 로드 (1905)의 수평 속도 인자를 포함하는 이동 패턴을 나타낸 것이다.
선택적으로, 수평 속도는 일정하다, 대안적으로, 수평 속도는 다양하며, 예를 들어, 조직과 최초 접촉하는 시점과 조직으로부터 분리되는 시점간 속도는 증가할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 로드 (1905)의 수평 속도는 조직에 희미한 크레이터를 형성한다. 선택적으로 침투 속도 H는 감소된다. 예를 들어, 만일 형성된 크레이터의 수평 폭은 직경 D와 factor N을 곱하여 산출되며, 예를 들어, 3, 5, 7과 같이 2-10 범위, 상기의 중간, 보다 크거나 작은 값을 나타내고, H/N의 침투 깊이에 이름에 따라, 침투 깊이 H는 선택적으로 같은 factor N에 의해 감소될 수 있다.
다양한 실시예에서, 직경 D=200μm, 침투 깊이 H (수평 속도의 적용없이)=100μm, 및 조직 접촉 지속시간=5msec에서, 수평 속도가 없이 형성된 경우, 크레이터의 폭은 200μm였으나, 선택적으로, v2=40cm/sec (200μm/ 0.5msec)수평 속도에 의하여, 5msec의 접촉 지속시간 동안, 형성된 크레이터의 폭이 2000μm로 증가하였다. 200μm의 부분에서 접합시간이 5msec였으므로, N=10을 얻을 수 있었다. 개별적으로 10μm에 도달 할때, 침투 깊이 H는 N=10에 의하여 감소되었다.
기화 엘리먼트의 수평 이동 (또는 기화 엘리먼트들의 어레이)의 잠재적인 이점은 기화의 정확성, 예를 들어, 상기 실시예에서 기술한 바와 같이, 만일 수평 속도 인자가 첨가되면, 100μm 깊이의 크레이터를 기화시킬 수 있는 장치를 이용하여, 오직 10μm의 깊이를 갖는 크레이터만을 기화할 할 수 있으며, 따라서, 허용 범위가 증가한다.
선택적으로, 이러한 장치는 피부의 각질층 두께는 10μm이므로, 깊은 조직의 손상 없이 각질층을 치료함에 적합하다.
몇몇 실시예에서, 장치를 작동하기 위해 구성된 컨트롤러는 침투 깊이, 조직과의 접촉 지속 시간, 수직 및/또는 수평 속도와 같은 하나 또는 그 이상의 파라미터들을 사용자에 의해 입력하거나, 자동적으로 선택 및/또는 변형하기 위하여 구성된다. 선택적으로 컨트롤러는 사용되는 기화 엘리먼트의 크기를 선택하기 위하여 구성된다. 선택적으로, 컨트롤러는 제3의 파라미터에 영향을 미치기 위하여, 하나 또는 그 이상의 파리미터를 선택하거나 조합하기 위하여 구성되며, 예를 들어, 조직과 엘리먼트의 접합시간은 수평 속도 및/또는 기화 엘리먼트의 크기의 선택에 의하여 조절된다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤러는 펄스 내 처리, 예를 들어, 원하는은 침투 깊이보다 깊은 침투 깊이 (예, 10μm 대신 20μm)를 얻기 위한 처리에 적용하기 위해 구성된다.
본 발명자들은 기화 엘리먼트를 피부에 수평적으로 이동시킨 경우, 상대적으로 조직의 저항이 없거나 미미함을 알 수 있었다. 이는 적어도 일부분에서, 피부의 탄력적인 성질에 의하여, 기화 엘리먼트의 피부에 대한 미끄러지는 이동이 가능함을 시사한다.
도 19D 및 도 19E는 휴대용 장치 (1907)가 수평 이동하는 과정을 보여준다. 도 19D에 나타낸 장치 (1907)는 조직으로의 롤링을 위한 구성으로 휠 (1909) 세트를 포함한다. 선택적으로, DC 또는 스텝 모터와 같은 모터에 의해 동작된다. 선택적으로, 이러한 이동은 마이크로프로세서에 의하여 조절된다. 도 19E에 나타낸 장치는 조직 위에 놓여지는 원위부 컵 구조 (1911)를 포함한다. 선택적으로, 기화 엘리먼트 (1913)는 구멍 (1915) 또는 컵 (1911) 내 설계된 홀을 통하여 통과할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조직으로 어레이를 밀 수 있는 수평 힘이 적용되도록 솔레노이드 (1917)(또는 수평 이동을 생성하는데 적합한 어느 스프링 또는 모터)가 장치 (1907)에 연결된다.
도 19f는 예를 들어, 피부의 각질층에 처리한 경우, 기화 엘리먼트들의 어레이가 수평적으로 이동하는데 필요한 힘 F를 정량화할 수 있는 계산식을 제공한다. 실시예에서, 도면에 나타낸 A로 표지된 위치의 어레이로서, F는 기화 엘리먼트 (1913) 및 조직 (1919) 사이에 접촉이 이루어지기 전에 적용된 힘이다. 선택적으로, A 위치에서, 수평 속도 v2=0이다. 거리 X로 어레이가 이동한 후, 위치 B에 도달하며, v2=40cm/sec 최대값으로 속도는 증가된다. 선택적으로, 기화 과정 동안 속도은 일정하다. 만일 장치 (1907)의 무게가 M (예를 들어, M=500gr)이면, 어레이 (1913)의 수평 가속도는 F/M이다. 어레이의 A 위치와 B 위치 사이의 시간으로, t로 표시된 지속 기간은 하기 식에 따라 실행된다.
X=a*t2/2 및 v2=a*t, 따라서,
a=v22/(2X)→ F/M=v22/2X → F=M*v22/2X
M=500gr, v2-40cm/sec, X=4mm이고, 필요한 힘 F는 동일하다.
F= (0.5×16×10-2)/(2×4 10-3)~10N ~1kg force.
다른 실시예에서, 단일 가늘고 긴 전선 형태의 기화 엘리먼트. 예를 들어, 1cm의 길이 및 100μm의 직경, 100gr의 휴대용 장치로 수평 속도 20cm/sec을 얻을 수 있는 힘 F, 500μsec의 지속 시간에서 70gr 힘으로 산출된다.
하나 또는 그 이상의 압전 변환기를 포함하는 어레이 어셈블리
도 20은 하나 또는 그 이상의 바이모르프 압전 변환기 (2001)를 포함하는 실시예를 나타낸 것이다. 몇몇 실시예에서, 어레이 (2003)는 하나 또는 그 이상의 열적 절연 로드 (2005)와 연결되고, 이는 또한 변환기 (2001)에 접촉되어 있다.
선택적으로, 전기적으로 작동하는 변환기 (2001)에 의하여, 변환기는 가열 엘리먼트 (2007) 방향으로 구부러지며, 어레이의 기화 엘리먼트 (2003)과 가열 엘리먼트 (2007)간 전기적 접촉이 발생된다. 선택적으로, 변환기 (2001)은 예를 들어, 프레임 (2011)을 통하여, 드라이빙 로드 (2009)에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 윈위 및/또는 근위 방향의 드라이빙 로드 (2009)에 의해서 (미도시, 예를 들어, 모터 또는 스프링의 조력), 가열 엘리먼트 (2007)은 압전 변환기 (2001)의 이동과 함께 상승되거나 하강한다.
실시예에서, 예를 들어, 기술된, 가열 엘리먼트 (2007), 압전 변환기 (2001), 및 어레이 (2003)를 포함하는 어셈블리는 어레이 (2003)의 말단이 조직에 근접, 예를 들어, 조직에 접촉한 것은 아니며, 조직 표면의 위로 0.5mm 위치에 어레이의 기화 엘리먼트의 원위부 말단이 위치함에 따라 하강한다. 선택적으로, 이러한 점에서, 도 20a에 나타낸 바와 같이, 어레이 (2003)는 기화 엘리먼트를 예를 들어, 400℃로 가열하는 가열 엘리먼트 (2007)와 접촉한다. 몇몇 실시예에서, 어레이와 조직간 거리는 컨트롤러에 의해 확인된다.
선택적으로, 컨트롤러는 거리 지표, 예를 들어, 적용되는 전위의 극성 변화에 기반하여 변환기가 작동하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 도 20b에 나타낸 바와 같이, 변환기는 적용되는 전압에 반응하여 변형되고, 가열 엘리먼트 (2007)로부터 어레이 (2003)가 분리된다. 어레이 (2003)는 기화 엘리먼트가 조직을 통과하고 이를 기화시키게 하기 위하여, 원위 방향으로 전진한다. 압전 변환기가 보조로 이용된 어레이 작동의 잠재적인 이점은 짧은 반응 시간, 100 μsec 또는 그 이하의 시간 동안 각질층의 기화, 예를 들어, 약 ±1μm의 정확도를 갖는 20μm의 깊이를 가능하게 한다. 처리 기간이 지나면, 컨트롤러는 다시 전환기에 적용되는 전압의 극성을 전환하고, 어레이 (2003)와 가열 엘리먼트 (2007) 사이의 접촉을 다시 발생시킨다.
바람직한 실시예에서, 가열 엘리먼트 (2007) 및 어레이 (2003)는 각각 연결되는 동안, 예를 들어 100msec의 기간동안 피부 표면 위의 250-500μm의 거리를 이동하게 된다. 상기 어셈블리는 가열된 기화 엘리먼트로부터 적외선에 의한 피부의 손상을 감소시키거나 방지할 만큼 짧은 시간 동안, 예를 들어 25mse 동안 유지된다. 몇몇 실시예에서, 압전 변환기는 하기의 면적을 포함한다: 40mm의 길이 L, 20mm의 폭 W, 0.5mm의 두께 T. 2.7*10-3*L2 meter/volt, 즉, 50 volt에서 210μm 또는 100 volt에서 500μm에 의해 변환기의 굴절이 주어진다. 변환기의 공명 진동수는, 예를 들어, 150Hz이다. 선택적으로, 이의 공명 진동에서 변환기가 작동할 때, 어레이의 단일 진동은 약 7msec이다. 500μm의 진동 진폭 및 7msec의 진동 기간 동안, 침투 깊이가 20μm인 경우, 어레이의 접합 지속 시간은 500μsec 이하이다. 변환기를 작동시키기 위한 다양한 전위에 의해 진동 진폭은 변경될 수 있다.
높은 열 전도성 코어를 포함하는 기화 엘리먼트의 추가적인 고안
몇몇 실시예에서, 도 21에 나타낸 바와 같이, 기화 엘리먼트 (2101)는 티타늄, 스테인리스 스틸, 및 고 전도성 코어 (2015), 예를 들어, 구리와 같은 생체적합성 물질 (2103)로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 코어 (2015)는 플러그 형태로서, 엘리먼트, 예를 들어, 도면에 나타낸 바와 같이, 피라미드 형태의 엘리먼트 내 내포된다. 선택적으로, 생체적합성 층 (2103)은 얇은 층, 예를 들어 1μm 두께의 산화티타늄층으로 코팅되어 있다. 선택적으로, 산화 티타늄층은 700℃와 같은 고온의 조건에서 견딜 수 있다.
몇몇 실시예에서, 만일 코어 (2105)와 생체적합성 층 (2103) 사이 충분한 열 접촉이 획득되면, 축 (2107)에 따른 기화 엘리먼트의 열이완 시간 (예, 평형에 재도달하기 위해 필요한 시간)은 감소된다. 예를 들어, 기화 엘리먼트의 전체 길이 X의 절반 길이의 코어 (2105)를 포함함으로써 (납땜 공정을 통하여), 열이완 시간은 약 4 지수가 감소될 수 있다 (예를 들어, 열이완 시간은 X2에 비례함). 선택적으로, 코어 (2015)가 구리로 이루어진 경우, 약 400W/msec의 열 전도도를 가지며, 생체적합성 층 (2013)이 스테인리스 스틸, 또는 티나늄으로 이루어진 경우, 16-25W/msec의 열전도도를 가지며, 엘리먼트 (2201)의 효과적인 열 전도도는 약 80W/msec이다.
도 22a-b는 얇은 생체적합성 금속, 예를 들어 티타늄 및/또는 스테인리스 스틸로 이루어진 시트 (2203)로 코팅된, 구리와 같은 높은 열 전도도의 물질로 이루어진 코어 (2201)에 대한 실시예을 나타내었다. 선택적으로, 시트 (2203)는 기화 엘리먼트의 코어 (2201)의 형태에 따라 제조되었다. 선택적으로, 시트 (2203)는 일정한 두께를 갖는다. 선택적으로 시트 (2203)는 다양한 두께를 갖는다. 선택적으로, 시트 (2203)는 기화 엘리먼트의 미리 결정된 크기, 예를 들어, 200μm의 두께를 갖는 시트로 제조되었다. 몇몇 실시예에서, 시트 (2203)는 10μm, 50μm. 150μm. 또는 상기의 중간, 보다 두껍거나 얇은 두께로 이루어진다. 몇몇 실시예에서, 시트 (2203)는 코이닝 공정을 이용하여 생산된다. 선택적으로 시트 (2203)는 압력 하에서 코어 (2201)에 부착된다. 선택적으로, 열 전도도가 증가하는 동안 물질간 접촉을 향상시키기 위하여, 시트 (2203)는 코어 (2201) 위에 납땜, 예를 들어, 900℃의 고온으로 납땜된다.
몇몇 실시예에서, 다양한 깊이의 크레이터들의 다양한 길이 및/또는 폭을 갖는 기화 엘리먼트에 의해 생성된다. 선택적으로, 엘리먼트의 길이 및/또는 폭은 다양한 두께로 형성된 시트 (2203)를 이용하여 획득된다.
몇몇 실시예에서, 도 22b에 나타낸 바와 같이, 시트 (2203)는 기화 엘리먼트가 마운트된 플레이트 (2205)에 접촉하지 않는다. 잠재적인 이점은 기화 엘리먼트 코어 (2201) 위의 시트 (2203)에 대한 보다 간단한 마운팅 과정을 포함하고, 코어와 접촉하는 시트의 부분을 제공하고, 이들간 연결을 강화한다. 선택적으로, 상기 마운팅은 약 900℃에서 가열된 오븐을 이용한 납땜에 의하여 수행된다. 만일 코어와 시트간 공기가 존재하면, 이는 시트와 플레이트 사이의 공간 (2207)으로 흐른다.
특허권의 존속기간 동안, 기화 어레이 및/또는 엘리먼트들과 관련된 수많은 출원으로부터 기술은 발전될 수 있고, 용어, 기화 어레이 및/또는 엘리먼트들의 범위는 이전의 모든 새로운 기술을 포함하는 것을 의미한다.
용어, "~을 포함하다", "~을 포함하는", "~을 수반하다", "~을 수반하는", "~을 가지는" 및 이들의 활용 형태는 "~을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아닌"을 의미한다.
용어, "~으로 이루어진"은 "~을 포함하며 이들로 한정되는"을 의미한다.
용어, "본질적으로 ~으로 이루어진"은, 조성물, 방법 또는 구조가 부가적인 성분, 단계 및/또는 파트(part)를 포함할 수 있지만, 상기 부가적인 성분, 단계 및/또는 파트가 청구의 조성물, 방법 또는 구조의 기본적이며 새로운 특징들을 실질적으로 변경시키지 않아야 함을 의미한다.
본원에서, 단수형("a", "an" 및 "the")은 문맥상 달리 명시하지 않는 한, 복수형을 포함한다. 예를 들어, 용어 "화합물" 또는 "1종 이상의 화합물"은 이의 혼합물을 비롯하여 복수의 화합물을 포함할 수 있다.
본 출원 전체에서, 본 발명의 다양한 구현예들은 범위 포맷(range format)으로 존재할 수 있다. 범위 포맷의 설명은 단지 편의상 그리고 간략화를 위한 것이며 발명의 범위에 변경할 수 없는 제한으로서 생각해서는 안됨을 이해해야 한다. 즉, 범위에 관한 설명은 모든 가능한 하위범위 뿐만 아니라 그 범위 내의 개별 수치를 구체적으로 개시하는 것으로 생각해야 한다. 예를 들어, 1 내지 6과 같은 범위에 관한 설명은 1 내지 3, 1 내지 4, 1 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 6, 3 내지 6 등과 같은 구체적으로 개시된 하위범위, 뿐만 아니라 1, 2, 3, 4, 5 및 6과 같이 해당 범위 내의 개별 수치를 가지는 것으로 생각해야 한다. 이는 그 범위의 폭과는 무관하게 적용된다.
수치 범위가 본원에 명시되는 경우, 명시된 범위 내에서 언급되는 임의의 수치(분수 또는 정수)를 포함하는 것으로 의미된다. 첫 번째 명시 수치와 두 번째 명시 수치 "사이에 이르는/범위" 및 첫 번째 명시 수치 "내지" 두 번째 명시 수치 "에 이르는/범위"는 본원에서 상호교환적으로 사용되며, 첫 번째 수치와 두 번째 수치 및 그 사이의 모든 분수 및 정수를 포함하는 것으로 의미된다.
본원에서, 용어 "방법"은 주어진 과제를 달성하기 위한 방식, 수단, 기술 및 절차를 지칭하며, 화학적, 약리학적, 생물학적, 생화학적 및 의학적 분야의 종사자에게 공지되어 있거나 또는 이들에 의해 공지된 방식, 수단, 기술 및 절차로 용이하게 개발되는 것들을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본원에서, 용어 "~을 치료하는"은 병태의 진행을 없애거나, 실질적으로 저해하거나, 늦추거나 또는 역행시키는 것, 병태의 임상적이거나 또는 심미학적인 증상을 실질적으로 완화하는 것 또는 병태의 임상적이거나 또는 심미학적인 증상의 출현을 실질적으로 예방하는 것을 포함한다.
명확성을 위해 개별 구현예의 맥락에서 기술되는 본 발명의 소정의 특징들은 단일 구현예와 조합하여 제공될 수도 있는 것으로 생각된다. 반대로, 명확성을 위해 단일 구현예의 맥락에서 기술되는 본 발명의 다양한 특징들은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위조합으로 또는 본 발명의 임의의 다른 기술된 구현예에서 적절하게 제공될 수도 있다. 다양한 구현예들의 맥락에서 기술되는 소정의 특징은, 구현예가 이들 요소 없이 작동이 불가능하지 않는 한, 이들 구현예의 필수적인 특징으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (50)

  1. 조직 내 적어도 하나의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치로서,
    기화 엘리먼트들 (vaporizing elements)의 어레이;
    상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들 (heating elements)을 포함하며,
    상기 기화 엘리먼트들의 적어도 한 부분 (portion)의 기하학적 구조는 다른 기화 엘리먼트들에서 상기 조직으로의 과도한 침투를 방지하기 위하여 구성된 것을 특징으로 하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트들의 한 부분에서, 조직과의 접촉을 위한 기화 엘리먼트들은 조직 침투가 방지된 기화 엘리먼트들에 비해 보다 넓은 선단면 면적을 가짐으로써, 다른 기화 엘리먼트들의 과도한 침투를 막는 것을 특징으로 하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 제2 기화 엘리먼트의 과도한 침투를 방지하기 위하여 형상화된 기화 엘리먼트의 원위부 말단은 절두 (truncated)되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절두된 기화 엘리먼트는 상기 제2 기화 엘리먼트보다 짧은 것을 특징으로 하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 기화 엘리먼트는 날카로운 원위부 말단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트들은 플레이트 위에 마운트 (mounted)되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트들의 적어도 한 부분에서 상기 조직의 표면에 대한 침투 깊이는 300μm 보다 얕은 것을 특징으로 하는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 어레이는 평방 센티미터 당 2 내지 100 기화 엘리먼트들 범위의 공간 분포 (spatial distribution)를 갖는 기화 엘리먼트들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트의 길이는 상기 기화 엘리먼트의 기저 폭보다 크며, 상기 길이와 기저폭의 비율이 3:1 보다 작은 것을 특징으로 하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 장치는, 피라미드 형태; 및 원뿔 형태로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태인 기화 엘리먼트들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 장치는 500℃ 이상의 온도에서 케라틴을 가열함으로써, 손발톱 (nail) 내 케라틴 층을 기화하기 위한 것임을 특징으로 하는, 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 장치는 국부 마취에 적용하기 위하여 상처 조직의 표면을 노출하기 위한 것임을 특징으로 하는, 장치.
  13. 조직 내 적어도 하나의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치로서,
    기화 엘리먼트들 (vaporizing elements)의 어레이;
    상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들 (heating elements)을 포함하며,
    상기 어레이의 기화 엘리먼트는 국소적 기화를 발생시키고, 상기 기화 엘리먼트가 300℃ 이상의 온도로 가열될 경우 손상 부위를 감소시키기 위하여 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 물질은 80W/mK 보다 높은 열전도계수 (thermal conduction coefficient)를 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
  15. 제13항에 있어서, 제2 물질의 코팅은 상기 기화 엘리먼트가 300℃ 이상의 온도로 가열될 경우 상기 적어도 하나의 물질에서 상기 조직으로의 확산을 차단시키는 특징으로 하는, 장치.
  16. 제15항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 상기 물질, 상기 제2 물질, 및 상기 제2 물질을 코팅하는 추가 물질은 조직으로의 적외선 방사율 (IR emissivity)을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제2 물질은 은 또는 니켈이고, 상기 적어도 하나의 물질은 구리인 것을 특징으로 하는, 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트의 몸체 (body)는 구리 및 상기 구리를 덮고 있는 니켈 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 구리 및 니켈은 금으로 이루어진 저 적외선 방사율 층으로 코팅된 것임을 특징으로 하는, 장치.
  20. 기화 엘리먼트들의 어레이를 자가 멸균시키기 위한 방법으로서, 상기 어레이는 가열 엘리먼트에 연결되며,
    상기 기화 엘리먼트들을 500℃ 이상의 온도로 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트들은 0.5-5초 범위의 지속 기간으로 500℃ 이상의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  22. 조직 내 적어도 하나의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치로서,
    어레이 내 정렬된 다수의 기화 엘리먼트들;
    상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들; 및
    상기 기화 엘리먼트들을 순환 이동 프로파일 (cyclic movement profile) 내에서 이동시키기 위하여 구성된 엑추에이터 (actuator)를 포함하며,
    상기 기화 엘리먼트들은 상기 조직으로 상기 기화 엘리먼트를 안내하는 경로 (path)의 적어도 30%에서, 점진적으로 증가하는 절대 가속도 상태로, 상기 기화 엘리먼트가 조직으로부터 반복적으로 하강 및 상승되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 증가하는 절대 가속도는 조직에 접촉될 때, 최대치에 도달하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  24. 제22항에 있어서 상기 어레이는 캠샤프트 어셈블리 (camshaft assembly)에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 캠샤프트 어셈블리는 상기 기화 어레이의 선형 운동을 발생시키기 위하여 요동 모터 (rotary motor) 및 레버 (lever)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  26. 제24항에 있어서, 상기 장치는 상기 기화 엘리먼트들의 처리 온도 프로파일; 상기 엘리먼트들의 자가 멸균 온도 프로파일; 조직 내 침투 거리; 상기 조직 내 기화 엘리먼트들의 접합시간; 전진 (advancing) 및/또는 후퇴 (retracting)하는 상기 어레이의 속도; 반복적인 처리 횟수; 반복적인 처리 사이의 시간적 간격; 및 상기 기화 엘리먼트들의 교체 중 적어도 어느 하나를 조절하기 위하여 구성된 컨트롤 유닛 (controll unit)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  27. 제22항에 있어서 상기 장치는 상기 어레이의 수평 전진을 위하여 휠 및 스프링 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  28. 제22항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트들에서 상기 조직으로의 침투 깊이는 상기 조직과 평행하도록 상기 어레이를 이동시킴으로써 감소되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 수평 이동은 컨트롤러에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  30. 조직의 반복적인 기화를 위한 방법으로서,
    상기 조직 내 일부분 (area)을 기화시키기 위하여 기화 엘리먼트들의 어레이를 가열하는 단계;
    기화 과정에서 형성된 대부분의 증기를 배출 (escape)시키기 위하여, 상기 기화 엘리먼트들을 조직으로부터 상승시키는 단계;
    상기 조직 내 일부분의 추가적인 기화를 위하여, 상기 기화 엘리먼트들을 상기 조직에 재적용 (re-applying)하는 단계를 포함하는, 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트는 300-600℃ 범위의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 재적용하는 단계는 상기 조직의 이동 전에 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 재적용하는 단계는 상기 기화 엘리먼트들이 조직에서 분리된 시점으로부터 200 msec보다 짧은 시간적 간격으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  34. 제30항에 있어서, 상기 조직 내 보다 깊은 부위의 기화를 반복하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  35. 조직 가열을 위한 장치로서,
    어레이 내 정렬되어 있으며, 세포와의 접촉을 위하여 구성된 다수의 열 전도성 엘리먼트들;
    상기 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 가열 엘리먼트들;
    무선 주파수 발생기 (RF generator); 및
    상기 조직으로 무선 주파수 에너지를 전달하는 적어도 하나의 무선 주파수 도선을 포함하는, 장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 어레이는 상기 조직으로 무선 주파수 에너지를 전달하기 위한 전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  37. 조직의 얇은 층을 기화하기 위한 장치로서,
    호일 (foil)과 같은 형태의 기화 엘리먼트;
    상기 기화 엘리먼트를 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들;
    상기 기화 엘리먼트를 홀딩 (holding)하는 프레임을 포함하며, 상기 프레임은 상기 조직으로 또는 그 반대편으로 이동시키기 위한 것임을 특징으로 하는, 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 호일은 20μm 보다 얇은 깊이를 갖는 조직층을 기화시키기 위한 열용량을 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
  39. 제37항에 있어서, 상기 호일은 조직으로부터 호일의 전진 및 후퇴를 위하여 스프링에 부착된 것을 특징으로 하는, 장치.
  40. 제37항에 있어서, 상기 장치는 상기 조직의 표면 위에 상기 장치가 롤링 (rolling)되기 위하여 휠을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  41. 제37항에 있어서, 상기 호일은 평면 형태이며, 0.0001cm2 - 1cm2 범위의 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
  42. 제37항에 있어서, 상기 호일은 조직 내 가늘고 긴 좁은 크레이터 (crater)를 기화시키기 위하여 100μm 보다 좁은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
  43. 조직 내 적어도 하나의 홀 (hole)에서 기화를 위한 장치로서,
    어레이 내 정렬된 하나 또는 그 이상의 기화 엘리먼트들;
    상기 기화 엘리먼트들을 가열하기 위하여 구성된 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들;
    적어도 상기 조직 및 하나 또는 그 이상의 가열 엘리먼트들 쪽으로 상기 기화 엘리먼트들을 이동시키기 위하여 상기 어레이와 연결된 적어도 하나의 압전 변환기 (piezoelectric transducer)를 포함하는, 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 압전 변환기는 단열재에 의해 상기 어레이에 연결된 것을 특징으로 하는, 장치.
  45. 제43항에 있어서, 상기 변환기는 처리될 조직으로부터 어레이의 거리 지표에 따른 컨트롤러에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  46. 조직 내 홀 (hole)을 기화시키기 위한 피라미드 형태의 엘리먼트로서, 생체적합성 물질 내에 내포 (embedded)된 열 전도성 코어를 포함하며, 상기 엘리먼트는 1-10mm 범위의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 엘리먼트.
  47. 제46항에 있어서, 상기 코어는 구리로 이루어져 있으며, 상기 생체적합성 물질은 티타늄 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는, 엘리먼트.
  48. 제46항에 있어서, 상기 기화 엘리먼트 전체 길이에 대한 코어의 상대적인 길이는 상기 엘리먼트의 열이완 시간 (thermal relaxation time)을 감소시키기 위하여 선택되는 것을 특징으로 하는, 엘리먼트.
  49. 제46항에 있어서, 상기 생체적합성 물질은 500μm 보다 얇은 두께를 갖는 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 엘리먼트.
  50. 제49항에 있어서, 상기 시트는 다양한 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 엘리먼트.
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