KR20170058972A - 조직의 열 수술 기화 및 절개를 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

조직의 열 수술 기화 및 절개를 위한 방법 및 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20170058972A
KR20170058972A KR1020177010084A KR20177010084A KR20170058972A KR 20170058972 A KR20170058972 A KR 20170058972A KR 1020177010084 A KR1020177010084 A KR 1020177010084A KR 20177010084 A KR20177010084 A KR 20177010084A KR 20170058972 A KR20170058972 A KR 20170058972A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tissue
heating element
tip
contact
tissue heating
Prior art date
Application number
KR1020177010084A
Other languages
English (en)
Inventor
마이클 슬래트킨
로넨 샤빗
라파엘 샤빗
Original Assignee
노보셀 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/IL2014/051103 external-priority patent/WO2015092791A2/en
Application filed by 노보셀 리미티드 filed Critical 노보셀 리미티드
Publication of KR20170058972A publication Critical patent/KR20170058972A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/08—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by means of electrically-heated probes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B18/28—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor for heating a thermal probe or absorber
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/02—Inorganic materials
    • A61L31/022—Metals or alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/08—Materials for coatings
    • A61L31/082—Inorganic materials
    • A61L31/088—Other specific inorganic materials not covered by A61L31/084 or A61L31/086
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00053—Mechanical features of the instrument of device
    • A61B2018/00184—Moving parts
    • A61B2018/0019—Moving parts vibrating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00053—Mechanical features of the instrument of device
    • A61B2018/00184—Moving parts
    • A61B2018/00196—Moving parts reciprocating lengthwise
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00452—Skin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B2018/2255—Optical elements at the distal end of probe tips
    • A61B2018/2285—Optical elements at the distal end of probe tips with removable, replacable, or exchangable tips
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
    • A61B2090/065—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension for measuring contact or contact pressure

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

조직 가열 요소, 조직을 향하여 조직 가열 요소를 전진시키고, 조직으로부터 조직 가열 요소를 후퇴시키는 진동형 메커니즘(oscillatory mechanism), 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기, 및 조직 가열 요소의 가열을 제어하는 열 제어기를 포함하는 조직의 열 절개를 위한 디바이스가 제공되고, 조직 가열 요소를 위한 열 제어기는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 제어한다. 관련된 기기 및 방법들이 또한 설명된다.

Description

조직의 열 수술 기화 및 절개를 위한 방법 및 디바이스 {METHODS AND DEVICES FOR THERMAL SURGICAL VAPORIZATION AND INCISION OF TISSUE}
본 출원은 2015년 1월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/103,746 호, 2014년 9월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/050,244 호, 그리고 2013년 12월 18일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/917,435 호의 우선권을 주장하는 2014년 12월 16일에 출원된 국제 출원 제 PCT/IL2014/051103 호의 우선권을 주장하며, 그 내용들은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은 또한 Michael SLATKINE, Ronen SHAVIT, Raphael SHAVIT 에 의한, 발명의 명칭이 "열 조직 기화 및 압축을 위한 방법 및 디바이스(METHODS AND DEVICES FOR THERMAL TISSUE VAPORIZATION AND COMPRESSION)" (대리인 문서 번호 63941) 인 동시 출원된, 동시 계류 중인 그리고 동시 배정된(co-assigned) PCT 특허 출원에 관한 것이며, 그의 개시는 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은, 그의 일부 실시예들에서, 조직 가열 및/또는 기화 요소를 사용하여 조직을 절개하기 위한 디바이스(device)들 및 방법들에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 하지만 배타적이지는 않게, 조직 기화 요소가 절단된 조직과 언제 접촉하는지를 감지하기 위한 디바이스들 및 방법들, 그리고 선택적으로는 주로 또는 심지어 오직 조직 기화 요소가 조직과 접촉할 때 조직 기화 요소의 가열을 동기화하는 것에 관한 것이다.
다양한 기술들이 접촉형 수술 프로브(probe)들 및 양호한 지혈을 가지고 조직의 절개를 수행하기 위해 공지된다. 공통 기술은 전기 수술(electrosurgery)을 기초로 한다. 단극형 전기 수술 유닛(Monopolar electrosurgical unit; ESU)들은 적절하게 제어될 때 정밀한 절개들을 제공할 수 있다. 하지만, 패드(pad)들 또는 금속성 기구들, 이를테면 복강경 튜브(laparoscope tube)들 또는 금속성 본체 임플란트(implant)들, 이를테면 치아 임플란트에 대해 접지하기 위한 복귀 전류는 심각한 화상들을 야기할 수 있고 의료적 합병증들을 초래한다. 예컨대, 2013년 Infection Control Today 의 허락하여 재인쇄된, Anne Reed 에 의한, 제목이 “전기 수술 기구들로부터의 환자의 열 화상의 방지(Preventing Patient Thermal Burns from Electrosurgical Instruments)" 인 글 참조.
단극형 ESU 들은 뇌 수술에는 허용되지 않는다. 다른 한편, 양극형 ESU 는 상당한 조직 손상을 제공한다. ESU 유닛들이 수술에서 널리 사용되지만, 많은 수술 분야들에서의 정밀한 지혈 접촉 절개들에 대한 요구가 약 30여년 이전에 인식되었다.
쇼 메스(Shaw scalpel)가 이러한 디바이스의 예이다. 쇼 메스는 최대 280℃의 온도로 내부 전기 와이어(wire)에 의해 가열될 수 있는 날카로운 블레이드(blade)이다. 제어기는 좁은 범위 내로 메스 블레이드 온도를 제어할 수 있다. 블레이드는 또한 냉간 절개(cold incision)를 허용하기에 충분히 날카롭다. 쇼 메스의 단점은 내시경 과정들에서 사용될 수 없는 그의 불능 뿐만 아니라 그의 비교적 느린 가열 및 냉각 시간이다. 쇼 메스는 연속 절개 디바이스로서 사용되며, 종종 절개 속도에 따른 주변 열 손상을 초래한다. 또한, 절개의 깊이는 자동으로 제어되지 않으며 사용자가 가하는 수직 및 가로 힘들에 따라 변한다. 예컨대, 1981년 (7월 ~ 8월) Otolaryngol Head Neck Surg 89:515-519 에서 발행된, Willard E. Fee 에 의한, 제목이 "머리 및 목 수술에서의 쇼 메스의 용도(Use of the Shaw scalpel in head and neck surgery)” 인 글 참조.
Daikozono 의 미국 특허 제 4,736,743 호는 접촉형 레이저(laser) 수술을 위한 의료 레이저 프로브를 설명하며, 수술 절개는, 예컨대 조직의 직접 및 간접 레이저 가열에 의해 이루어진다. 직접 가열은 대상 조직의 직접 레이저 조사에 의해 종래의 방식으로 달성된다. 간접 가열은 적외선 흡수 물질로 특별히 코팅된(coated) 프로브 팁(tip)의 사용을 통하여 달성된다. 물질은 레이저 에너지를 부분적으로 흡수하고 부분적으로 투과시키는 역할을 한다. 흡수된 레이저 에너지는 프로브 팁을 가열하고 이에 의해 프로브가 조직과 접촉하게 될 때 조직 기화를 용이하게 한다. 투과된 레이저 에너지는 그의 종래의 조사에 의해 조직을 기화시킨다. 투명 물질이 정상 팁 사용 동안 물질 손상 또는 부식을 막기 위해 팁 위에 놓이는 반면, 팁 표면은 접착을 보강하기 위해 적외선 물질의 도포에 앞서 거칠게 된다.
사파이어(sapphire) 팁들이 광 섬유의 원위 단부(distal end)에 부착되는 프로브들이다. 광 섬유의 근위 단부에는, Nd:YAG 레이저에서 방출되는 것과 같은 레이저 빛이 공급되고, 빛은 완전 내부 반사에 의해 광 섬유를 따라 전도된다. 광 방사(optical radiation)는 팁 단부에 집중되고 조직에 의해 흡수되며, 조직으로부터 광 섬유의 팁으로의 열의 전달이 뒤따르고, 광 섬유가 조직과 접촉할 때 탄화된(carbonized) 조직의 반투명 층을 발생한다. 광 섬유의 높은 온도의 원위 팁 뿐만 아니라 탄화된 조직에 의해 흡수되는 빛의 조합은 조직을 기화시키고 조직 상의 팁을 이동시킬 때 절개를 제공한다. 이러한 절개는 포커싱된(focused) CO2 레이저에 의해 얻어지는 절개보다 덜 정밀하지만, 감촉 피드백을 제공하는 이점을 갖는다. 부분적으로는 팁 원위 단부를 떠나고 조직 안으로 전파되는 빛은 응고 열 손상을 지나서 조직을 더 가열한다. 상기 설명된 쇼 메스와 유사하게, 사파이어 팁에 의해 얻어진 절개 깊이는 양호하게 제어되지 않는다. 작업자 손이 조직 표면에 대해 평행하지 않은 곡선을 따라 이동한다면, 절개 깊이는 균일하지 않을 것이며 일반적으로 손 이동 곡선을 따를 것이다. 게다가, 손 이동이 너무 느리다면, 고려할만한 열 손상이 발생되고, 손 이동이 너무 빠르다면, 조직은 기화되지 않고 열 손상은 더 커진다.
조직의 접촉 절개를 기초로 하는 다른 형태들의 레이저는 사파이어 프로브가 없는 기본(bare) 광 섬유들을 이용한다. 이러한 경우들에서, 얇은(대부분 최대 600 미크론 직경) 기본 광 섬유의 원위 단부는 레이저를 켤 때 탄화된 조직에 의해 코팅되며, 보강된 광 흡수가 뒤따른다. 이러한 섬유들은 사파이어 프로브들과 유사하게 조직을 절개하지만, 섬유들은 매우 부러지기 쉽고 종종 용융되거나 짧은 사용 이후에 파손된다. 광 에너지 소스로서 레이저를 이용하는 열 수술 접촉 섬유의 예는, Medilas, Dornier Medtech 에 의해 제조되고, www.dornier.com 에 설명된, Fiber Tom 이다.
Neuberger 의 미국 특허 제 6,383,179 호는 동시적으로 구역을 절개하고 소망되는 조직을 지지는(cauterize) 디바이스를 설명한다. 디바이스는 어떠한 수단에 의해 레이저 에너지를 기계적 메스와 통합시켜서 절개된 구역은 또한 지져진다. 예컨대, 레이저 소스가 어떠한 수단에 의해 다이아몬드 나이프(diamond knife)와 같은 광학적으로 투명한 블레이드에 커플링된다(coupled). 다이아몬드 나이프는 방사가 단지 소망되는 구역들에서만 빠져나가도록 적절하게 코팅된다. 다른 예에서, 광 섬유들은 적절한 방사 소스에 커플링하기 위한 수단에 의해 날카로운 에지의 블레이드 메스 안으로 매립된다.
공개된 PCT 특허 출원 WO2011/013118 은 조직의 홀(hole)을 기화시키기 위한 디바이스를 설명하며, 이는 기화 요소, 기화 요소를 가열하도록 구성되는 가열 요소, 그리고 조직의 특정 깊이로 기화 요소를 전진시키고 기화 요소가 조직을 기화시키기에 충분히 긴 그리고 홀로부터 미리 결정된 이차적인 손상 거리를 지나는 열의 확산을 제한하기에 충분히 짧은 시간의 기간 내에 조직으로부터 기화 요소를 후퇴시키도록 구성되는 메커니즘(mechanism)을 포함한다. 관련된 기기 및 방법들이 또한 설명된다.
유럽 특허 출원 EP 1563788 은, 미세 구멍(micro-pore) 및 선택적으로는 음향 에너지(sonic energy) 및 화학적 보강제를 이용하여 설명되는 진단 목적들을 위한 분석에 대한 또는 요법의 목적들을 위한 약물에 대한 피부의 투과율을 보강하는 방법을 설명한다. 선택된다면, 음향 에너지는 주파수 변조, 진폭 변조, 위상 변조 및/또는 이들의 조합들에 의해 변조될 수 있다. 미세 구멍은 (a) 물이 기화되도록 물의 국부적인 신속한 가열에 의해 각질층을 제거하고, 따라서 세포들을 침식시킴으로써; (b) 직경 최대 약 1000 ㎛ 의 미세 구멍을 형성하기 위해 미세 란셋(micro-lancet)이 교정되는, 각질층을 천공시킴으로써; (c) 각질층 상으로 음향 에너지의 긴밀하게 포커싱된(focused) 빔(beam)을 포커싱하는 것에 의해 각질층을 제거함으로써; (d) 직경 약 1000 ㎛ 의 미세 구멍을 형성하기 위해 유체의 고압 제트(jet)에 의해 각질층을 유압식으로 천공함으로써; 또는 (e) 직경 약 1000 ㎛ 의 미세 구멍을 형성하기 위해 짧은 펄스들의 전기로 각질층을 천공함으로써 달성된다.
Hakky 의 미국 특허 제 5,498,258 호는 전립선 및 방광 조직을 응고, 레이저 처리(lasing), 절제 및 제거하기 위한 디바이스 및 방법을 설명한다. 디바이스는 기계적 절단을 유도하는 레이저를 갖는 레이저 절제경(resectoscope)이다. 절단 블레이드들의 팁들은 레이저 처리된 또는 절제된 조직의 접착을 방지하기 위해 테플론(Teflon) 및 스테인리스 강(Stainless Steel)으로 코팅된다. 접촉 레이저 헤드 및 절단 블레이드들은 레이저 빔(beam)에 의해 가열된다. 이는 작업자가 조직의 세포 무결성을 저해하지 않으면서 목표된 조직을 레이저 처리하고 절제하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 회수된 조직은 조직학적 분석을 위해 보존된다. 레이저 유도된 가열에 의해 상기 언급된 레이저 절제경을 사용하여 전립선 및 방광 구역들로부터의 조직을 응고시키고, 레이저 처리하고, 절제하고 제거하기 위한 방법이 또한 제공된다.
미국 특허 제 8,808,311 호는 커플링 가능하거나 단부 이펙터(end effector) 또는 단부 이펙터를 갖는 일회용 로딩 유닛(loading unit)인 수술 기구들, 그리고 상태의 감지, 파라미터(parameter)의 측정 및 상태 및/또는 파라미터의 제어 중 하나 이상을 위한 수술 기구에 작동적으로 연결되는 하나 이상의 마이크로 전자기계 시스템(micro-electromechanical system; MEMS) 디바이스를 설명한다.
미국 특허 제 8,834,461 호는 조직의 제거를 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법들을 설명한다. 실시예들은 전개 가능한 캐리어(carrier) 조립체에 부착되는 제거 요소들의 어레이(array)를 갖는 제거 카테터(catheter)를 포함한다. 캐리어 조립체는 카테터의 루멘(lumen) 내로 제한되고, 팽창된 상태를 취하기 위해 전개될 수 있다. 캐리어 조립체는 낮은 파워(power)로 조직을 제거하도록 구성되는 다중 전극들을 포함한다. 부가적인 실시예들은 제거 카테터에 하나 또는 그 초과의 형태들의 에너지를 전달하기 위한 인터페이스(interface) 유닛을 포함하는 시스템을 포함한다.
미국 특허 제 8,876,811 호. 가요성 섬유가 섬유를 기계적으로 굽힘으로써 다양한 수술 부위들에 레이저 광 방사를 전달한다.
상기에 그리고 본 명세서에 걸쳐 언급된 모든 참조들의 개시들, 뿐만 아니라 이러한 참조들에 언급된 모든 참조들의 개시들은 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은, 그의 일부 실시예들에서, 조직 가열 및/또는 기화 요소를 사용하여 조직을 절개하기 위한 디바이스들 및 방법들에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 하지만 배타적이지는 않게, 조직 기화 요소가 절단된 조직과 언제 접촉하는지를 감지하기 위한 디바이스들 및 방법들, 그리고 선택적으로는 주로 또는 심지어 오직 조직 기화 요소가 조직과 접촉할 때 조직 기화 요소의 가열을 동기화하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태에 따르면, 조직 가열 요소, 조직을 향하여 조직 가열 요소를 전진시키고, 조직으로부터 조직 가열 요소를 후퇴시키는 진동형 메커니즘(oscillatory mechanism), 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기, 및 조직 가열 요소의 가열을 제어하는 열 제어기를 포함하는 조직의 열 절개를 위한 디바이스가 제공되고, 조직 가열 요소를 위한 열 제어기는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 제어한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소는 금속, 그리고 생체 적합한 코팅(bio-compatible coating)으로 코팅된 금속으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소를 가열하는 레이저, 그리고 조직 가열 요소로 레이저의 출력을 전도하는 광 섬유를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소는 사파이어, 금속 그리고 생체 적합한 코팅으로 코팅된 금속으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소는 레이저로부터 방출되는 광 에너지에 대해 불투명한 물질을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소를 가열하는 레이저, 그리고 조직으로 레이저의 출력을 전도하는 광 섬유를 더 포함하고, 여기서 광 섬유의 팁은 조직 안으로 열을 전달하고, 이에 의해 가열 요소를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소를 가열하는 전기 전도 소자를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소는 전기 전도 소자를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하기 위한 검출기는 전진하는 조직 가열 요소에 대한 기계적 임피던스(impedance)를 측정하는 검출기를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직을 향하여 조직 가열 요소를 전진시키고 조직으로부터 조직 가열 요소를 후퇴시키는 진동형 메커니즘은, 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기가 조직 가열 요소가 조직과 접촉하는 것을 검출하는 곳을 지나서 0 내지 20 밀리미터 범위의 거리로 조직을 향하여 조직 가열 요소를 전진시키도록 배열된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직을 향하여 조직 가열 요소를 전진시키고 조직으로부터 조직 가열 요소를 후퇴시키는 진동형 메커니즘은 전기 모터(motor)를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기는 전기 모터로의 전류를 측정하는 검출기를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직을 향하여 조직 가열 요소를 전진시키고 조직으로부터 조직 가열 요소를 후퇴시키는 메커니즘은 선형 전기 모터를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태에 따르면, 조직을 절개하기 위한 방법이 제공되며, 이는 조직을 향하여 조직 가열 요소를 자동으로 전진시키기 위해 조직의 열 절개를 위한 디바이스를 사용하는 단계, 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계, 및 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 자동으로 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직과의 접촉 지점으로부터 측정되는 바람직한 거리로 조직 가열 요소를 자동으로 전진시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직과의 접촉으로부터 조직 가열 요소를 자동으로 후퇴시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 안으로의 누적된 전진의 바람직한 깊이를 달성하기 위해 복수의 횟수로 조직 가열 요소를 자동으로 전진 및 후퇴시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 안으로의 절개를 달성하기 위해 복수의 횟수로 조직 가열 요소를 전진 및 후퇴시키는 단계 동안, 조직에 대해 측방으로 조직 가열 요소를 이동시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계는 전기 모터로의 전류를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계는 조직 가열 요소의 전진의 레이트(rate)를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소의 전진의 레이트를 측정하는 단계는 조직 가열 요소의 전진을 측정하는 단계 및 전진의 기간으로 전진을 나눔으로써 레이트를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소를 가열하는 단계는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계 이후에만 시작되도록 제어된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소를 가열하는 단계는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계 이후에 바람직한 시간 기간에 시작하도록 제어된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소를 가열하는 단계는 바람직한 시간 기간 동안 지속되고 그 후 정지되도록 제어된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직을 가열하기 위한 바람직한 시간 기간은 조직의 바람직한 볼륨(volume)을 기화시키기 위해 요구되는 열의 양을 기초로 하여 계산된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직의 바람직한 볼륨을 기화시키기 위해 요구되는 열의 양은 조직과 접촉하는 조직 가열 요소의 단면적에 조직 안으로의 조직 가열 요소의 전진 및 조직으로부터 조직 가열 요소의 후퇴의 단일 라운드(round)에서 구멍 자국(crater)에 대해 요구되는 깊이를 곱한 것을 기초로 하여 계산된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직의 열 절개를 위한 디바이스는 조직 가열 요소를 가열하기 위한 레이저, 그리고 조직 가열 요소로 레이저의 출력을 전도하기 위한 광 섬유를 포함하고, 여기서 조직 가열 요소의 가열을 자동으로 제어하는 단계는 레이저가 출력을 발생하는 것을 야기하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태에 따르면, 조직 가열 요소, 조직을 향하여 조직 가열 요소를 전진시키는 메커니즘, 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기, 및 조직 가열 요소의 가열을 제어하는 열 제어기를 포함하는 조직의 구멍 자국을 기화시킴으로써 조직을 통하는 물질의 유입을 위한 디바이스가 제공되고, 조직 가열 요소를 위한 열 제어기는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 제어한다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태에 따르면, 조직의 구멍 자국을 기화시킴으로써 조직을 통하는 물질의 유입 방법이 제공되며, 이는 조직을 향하여 조직 가열 요소를 자동으로 전진시키기 위해 조직의 열 절개를 위한 디바이스를 사용하는 단계, 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계, 및 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 자동으로 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 치유에 의한 폐쇄 이전에, 물질의 유입에 대해 구멍 자국이 개방된 채로 남아있는 기간은 1 시간 초과이다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직과 조직 가열 요소의 접촉 시간은 10 밀리초보다 더 짧게 자동으로 유지된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소의 팁의 원위 단부의 폭은 150 미크론 미만이다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조직 가열 요소의 팁은 스테인리스 강 및 티타늄으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 물질이다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 기간은 6 시간 초과이다.
달리 규정되지 않는다면, 본원에 사용된 모든 기술적 및/또는 과학적 용어들은 본 발명이 관련되는 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에 설명된 것과 유사한 또는 동일한 방법들 및 물질들이 본 발명의 실시예들의 실행 또는 시험에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법들 및/또는 물질들은 이하에 설명된다. 모순의 경우, 모든 정의들을 포함하는 특허 명세서가 제어할 것이다. 또한, 물질들, 방법들 및 실시예들은 단지 예시적이며 반드시 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명의 일부 실시예들은 본원에서, 단지 실시예로서, 첨부된 도면들 및 이미지들을 참조하여 설명된다. 이제 도면들에 대한 상세한 구체적인 참조에 의해, 세부 사항들이 실시예로서 그리고 본 발명의 실시예들의 예시적인 논의의 목적을 위해 도시되는 것이 강조된다. 이와 관련하여, 도면과 취해진 설명은 본 발명의 실시예들이 어떻게 실행될 수 있는지를 당업자에게 자명하게 한다.
도면에서 :
도 1a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수술 과정들에서 조직을 절개하기 위한 디바이스의 간소화된 블록 다이어그램(block diagram)의 예시이고;
도 1b는 본 발명의 예시적인 실시예를 사용하는 선형 절개의 프로세스(process)의 간소화된 블록 다이어그램 예시이고;
도 1c 및 도 1d는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 발생되는 라인(line) 절개의 더 상세한 예시들이고;
도 1e는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 라인 절개의 발생의 간소화된 예시이고;
도 1f는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스(hand-piece)의 특징의 예시이고;
도 1g는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 수술 과정들에서 조직을 절개하기 위한 디바이스의 간소화된 블록 다이어그램의 예시이고;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 가열된 팁과 조직 사이의 상호 작용의 간소화된 블록 다이어그램의 예시들이고;
도 3a 및 도 3b는 사파이어 접촉 팁들을 기초로 하는 종래 기술의 수술 레이저와 조직 사이의 상호 작용의 간소화된 블록 다이어그램의 예시들이고;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 일정한 깊이의 절개의 발생의 간소화된 블록 다이어그램의 예시들이고;
도 5는 원뿔형 사파이어 팁의 종래 기술의 실시예에 다른 절개의 발생의 간소화된 블록 다이어그램의 예시들이고;
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예의 간소화된 횡단면 예시이고;
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 발생되는 구멍 자국들의 깊이 제어를 위한 방법의 간소화된 흐름도의 예시이고;
도 8a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 공기 중의 팁들의 어레이를 구동하는 선형 모터의 구동 전류 그리고 팁들의 어레이의 위치의 오실로스코프 트레이스(oscilloscope trace)이고;
도 8b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피부를 밀치는 접촉 시간의 기간을 포함하는 팁들의 어레이를 구동하는 선형 모터의 구동 전류 및 팁들의 어레이의 위치의 오실로스코프 트레이스이고;
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 금이 뒤따르는 니켈 코팅으로 코팅된 구리 팁들을 묘사하는 횡단면 이미지(image)들이고;
도 9c는 도 9a 및 도 9b의 예시적인 실시예의 금 코팅이 뒤따르는 니켈 및 구리 팁들을 따른 거리의 함수로서 원소들의 농도를 묘사하는 그래프이고;
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 치료 프로브 팁들의 간소화된 예시이고;
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 치료 직후에 발생되는 생체내 인간 피부 기화된 구멍 자국의 조직학적 횡단면의 사진이고;
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조직 절개의 예시적인 적용의 간소화된 횡단면의 예시이고;
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조직 절개의 예시적인 적용의 간소화된 횡단면의 예시이고;
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이, 핸드-헬드(hand-held) 디바이스 및 핸드-헬드 디바이스의 특징들의 리스트의 간소화된 예시이고;
도 15a, 도 15b 및 도 15c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 기계적 제거(thermo-mechanical ablation; TMA)의 프로세스의 간소화된 예시들이고;
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가열된 팁들을 적용함으로써 발생되는 다양한 효과들의 리스트의 간소화된 예시이고;
도 17은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 다양한 치료 팁들을 사용하는 다양한 치료 모드들에서 치료되는 조직을 묘사하는 9 개의 횡단면 이미지들을 포함하고;
도 18은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이의 간소화된 예시 및 팁들의 어레이의 설명이고;
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이와 선택적으로 사용되는 바코드(barcode)의 간소화된 예시 및 팁들의 어레이와 연관되는 다른 선택적인 특징들의 설명이고;
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스의 간소화된 예시 및 핸드 피스와 연관된 선택적인 특징들의 설명이고;
도 21은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 수술 기화 및 조직의 절개를 위한 시스템의 간소화된 예시 그리고 시스템(2102)과 연관된 선택적인 특징들의 설명이고;
도 22a 및 도 22b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 실험에서 치료되는 조직을 묘사하는 횡단면 이미지들 및 실험과 연관된 발견들의 설명을 포함하고;
도 23은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 치료, 즉 Tixel 을 프락셔널 CO2 레이저에 의한 치료와 비교하는 테이블(table)이고;
도 24는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이 및 치료 시스템의 간소화된 예시이고;
도 25는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스의 간소화된 예시이고;
도 26a 내지 도 26d는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스의 간소화된 예시들이고;
도 27은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스의 횡단면의 세미 정면도(semi-frontal view)의 간소화된 예시이고;
도 28은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스의 간소화된 예시이고;
도 29는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁의 간소화된 예시 및 팁들의 설명이고;
도 30은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁의 간소화된 예시 및 2 개의 테이블들이고;
도 31은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이의 이미지이고;
도 32a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 송아지의 간에 적용되는 열 수술 기화 및 조직의 절개를 위한 핸드 피스의 이미지이고;
도 32b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 송아지의 간에 적용되는 도 32a의 핸드 피스의 이미지이고;
도 32c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가열된 선형 팁 어레이에 의해 절개된 송아지의 간의 이미지이고;
도 32d는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 송아지의 간에 적용되는 도 32a의 팁들의 어레이의 이미지이고;
도 33은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁; 팁 홀더 및 테이블의 간소화된 예시이고;
도 34는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁; 팁 홀더 및 테이블의 간소화된 예시이고;
도 35는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조직 절개를 위한 방법의 간소화된 흐름도의 예시이고; 및
도 36은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조직의 구멍 자국을 기화시킴으로써 조직을 통하는 물질의 유입을 위한 방법의 간소화된 흐름도의 예시이다.
본 발명은, 그의 일부 실시예들에서, 조직 가열 기화 요소를 사용하여 조직을 절개하기 위한 디바이스들 및 방법들에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 하지만 배타적이지는 않게, 조직 기화 요소가 절단된 조직과 언제 접촉하는지를 감지하기 위한 디바이스들 및 방법들, 그리고 선택적으로는 주로 또는 심지어 오직 조직 기화 요소가 조직과 접촉할 때 조직 기화 요소의 가열을 동기화하는 것에 관한 것이다.
개요
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 조직을 향하여 가열 및/또는 기화 요소를 자동으로 전진시키는 단계, 기화 요소가 조직과 접촉하는 때를 판정하는 단계, 기화 요소와 접촉하는 조직을 기화시키도록 기화 요소를 가열하는 단계, 및 조직과의 접촉으로부터 기화 요소를 자동으로 후퇴시키는 단계를 수반한다.
조직 기화의 예는 본원에 예로서 사용되지만, 일부 비제한적인 예들로서, 조직 기화; 조직 액화; 연결성 조직이 떨어지는 것을 야기; 조직 세포들이 분해되는 것을 야기하는 것과 같은, 가열의 다른 효과들이 조직 절개를 보조하기 위해 사용될 수 있다.
모든 문법적 형태들의 용어 "기화 요소(vaporizing element)" 는 본 명세서 및 청구항들에 걸쳐 용어 "가열 요소(heating element)" 및 그의 대응하는 문법적 형태들과 상호 교환 가능하게 사용된다.
일부 실시예들에서, 조직에 대한 상기 효과들은 온도 세팅(setting)들, 온도 증가의 레이트의 제어, 가열 기간의 제어 등을 기초로 하여 선택적으로 달성된다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소가 조직과 접촉할 때를 어떻게 감지하는지와 관련된다. 일부 실시예들에서, 기화 요소를 전진시키는 것은 전기 모터, 선택적으로는 선형 모터이다. 기화 요소가 조직과 접촉할 때, 전진은, 일부 실시예들에서 선택적으로 감지되는 증가된 대향에 맞닿는 전진을 요구한다. 일부 실시예들에서, 이동에 대한 증가된 대향은 선택적으로 전진을 느리게 하고, 느려짐은 선택적으로 감지된다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소를 얼만큼, 그리고 시간 또는 공간의 어느 지점에 대하여 전진시키는지에 의한 판정과 관련된다. 일부 실시예들에서, 전진의 거리는 조직과 기화 요소의 접촉의 지점에 대하여 판정된다. 일부 실시예들에서, 전진의 거리는 기화 요소의 전진에 의해 발생되는 조직의 기화된 구멍 자국의 깊이를 판정한다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소의 반복되는 전진들을 이루는 것과 관련된다. 일부 실시예들에서, 반복된 전진들은 조직의 하나의 위치에서 이루어지고, 단일 전진보다 조직에 더 깊은 구멍 자국을 선택적으로 기화시킨다. 일부 실시예들에서, 기화 요소가 그로부터 전진하는 디바이스는 제 위치로 유지되고, 기화 요소의 전진은 선택적으로는 기화 요소가 조직과 접촉하는 제 1 지점으로부터 측정되어서, 조직의 기화의 누적 깊이가 선택적으로 측정된다. 일부 실시예들에서, 기화 조직의 바람직한 깊이는 제어 유닛에 입력으로서 입력되고, 기화 요소는 조직을 기화하는 깊이가 바람직한 깊이에 도달할 때까지, 한 번에 또는 반복적으로 선택적으로 전진된다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소의 반복된 전진들을 이루고, 그러는 동안 또한 기화 요소를 측방들로 이동시키는 것과 관련된다. 일부 실시예들에서, 이러한 조직의 반복된 구멍 자국 발생(cratering)은 선택적으로 조직에 절개를 발생한다. 일부 실시예들에서, 절개의 깊이는 상기 설명된 바와 같이 측정되거나 제어된다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소를 언제 가열할지를 결정하는 것과 관련된다. 일부 실시예들에서, 기화 요소는, 선택적으로 상기 설명된 바와 같이 판정되는, 단지 조직과 접촉할 때에만 가열된다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 전진 및 후퇴의 단일 펄스에서 기화 요소에 얼마의 양을 가하는지를 판정하는 것과 관련된다. 일부 실시예들에서, 열의 양은 바람직한 조직의 볼륨을 기화시키기 위해 요구되는 열의 양을 기초로 하여 계산된다. 일부 실시예들에서, 바람직한 조직의 볼륨은 조직과 접촉하는 기화 요소의 횡단면에 단일 펄스에서 구멍 자국에 대하여 요구되는 깊이를 곱한 것을 기초로 하여 계산된다. 일부 실시예들에서, 열의 양은 어떠한 절연 배리어(barrier)를 갖는 기화된 조직이 기화 요소로부터 조직으로의 열 전도를 가능하게 하기 위해, 바람직한 조직의 볼륨을 기화하기 위해 요구되는 열의 양보다 더 크게 계산된다. 일부 실시예들에서, 열의 양은 적용시의 열 손실들을 허용하기 위해, 바람직한 조직의 볼륨을 기화하기 위해 요구되는 열의 양보다 더 크게 계산된다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소를 어떻게 가열하는지를 판정하는 것과 관련된다. 일부 실시예들에서, 가열은 섬유 광 빛 가이드(guide)를 따라 레이저 에너지를 파이프 수송하여서, 레이저 에너지가 섬유 광 빛 가이드의 단부에서 기화 요소를 가열하도록 수행된다. 이러한 기화 요소는 이하에 더 상세하게 설명된다. 이러한 기화 요소를 제조하는데 사용되는 물질들의 일부 비제한적인 예들은 : 사파이어, 금속, 생체 적합한 코팅으로 코팅된 금속 등을 포함한다.
일부 실시예들에서, 가열은 섬유 광 빛 가이드를 따라 레이저 에너지를 파이프 수송하여서, 이러한 가열이 바람직할 때 레이저 에너지가 조직을 가열하도록 수행된다. 이러한 실시예들에서, 실제로는 기화 요소가 없다. 하지만, 당업자는 섬유 광이 조직을 향하여 전진될 때 그리고 조직과 접촉하게 되는 때를 감지하는 것이 여전히 가능하여서, 기화 요소가 조직과 접촉할 때를 감지하는 것을 이용하는 상기 설명된 실시예들은 섬유 광이 조직과 접촉하게 되는 것을 의미하는 것이 이해될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 실시예들에서, 가열은 기화 요소에 있는 전지 전도 포일(foil) 또는 전기 전도 소자의 전기 가열에 의해 수행된다. 일부 실시예들에서, 전기 전도 소자 또는 포일은 기화 요소 자체일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소의 치수들, 및/또는 크기, 및/또는 형상을 판정하는 것과 관련된다. 일부 실시예에서, 크기는 조직에 만들어지도록 소망되는 홀 또는 구멍 자국의 크기에 대략 대응하도록 디자인된다. 일부 실시예에서, 크기는, 조직에 홀들을 나란하게(side-by-side) 반복적으로 만드는 것에 의해, 조직에 만들어지도록 소망되는 절개의 깊이에 대략 대응하도록 디자인된다. 일부 실시예들에서, 기화 요소의 형상은 바람직한 홀 또는 절개를 만드는 것을 용이하게 하도록 제조된다. 비제한적인 예로서, 일부 실시예에서, 기화 요소는 선택적으로는 기다란 요소로서 성형되고, 이는 선형 절개를 이루는 것을 용이하게 한다. 다른 비제한적인 예로서, 일부 실시예에서, 기화 요소는 선택적으로는 기화 요소들의 선형 어레이로서 성형되고, 또한 선형 절개를 이루는 것을 용이하게 한다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소를 만들기 위해 선택되는 물질과 관련된다. 일부 실시예에서, 물질은 높은 열 컨덕턴스(conductance)를 갖도록 선택된다. 일부 실시예에서, 물질은 특정 범위의 열 용량을 갖도록 선택되어서, 가열될 때, 조직의 바람직한 깊이의 홀 또는 절개를 만들기 위해 대응되는, 바람직한 조직의 양을 기화시키기에 충분한 열을 갖고, 및/또는 가열되지 않을 때 신속하게 열을 손실하여서, 조직 가까이에 뜨거운 기화 요소를 갖는 것으로 인한 있을 수 있는 손상을 최소화하게 된다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 기화 요소를 코팅하는 것과 관련된다. 이러한 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 코팅 물질들은, 기화 요소의 코어(core)를 구성하는 제 1 물질을, 선택적으로는 하나 또는 그 초과의 층들로 코팅한다. 일부 실시예들에서, 코팅은, 코어 물질이 차가울 때 및/또는 코어 물질이 조직 기화 온도로 가열될 때, 특히 코어 물질이 생체 조직과 접촉하기에 안전한 것으로 고려되지 않는 경우에, 코어 물질이 조직과 닿는 것을 방지한다.
일부 실시예들에서, 조직에 대한 상기 효과들은 온도 세팅들, 온도 상승 세팅들의 레이트 등을 기초로 하여 선택적으로 달성된다.
열 접촉 프로브들을 기초로 하는 전류 레이저의 일부 주된 단점들은 이하와 같다 :
A) 레이저 방사가 사파이어 프로브 또는 섬유 원위 단부로부터 조직 안으로 누출된다. 누출은 더 깊은 응고 그리고 더 적은 출혈을 초래한다. 하지만, 절개는 큰 주변의 열적으로 손상된 영역에 의해 덜 정밀하고 이는 더 느린 치유를 초래한다. 또한 조직의 탄화(carbonization)가 일반적이다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 수술을 위한 가열된 팁은 선택적으로는 불투명하며, 일부 경우들에서, 섬유 광 위의 금속성 코팅이며, 이는 잠재적으로 레이저 방사 누출을 방지하는 것에 주의해야 한다.
B) 주로 Nd : YAG 또는 다이오드(diode) 레이저들인, 사용되는 레이저들은 높은 파워의 레이저들이고, 주요한 수술 분야들에서의 그의 파워는 30 와트(Watt)를 초과할 수 있으며, 치과에서 사용되는 것과 같은 일부 레이저들은 5 내지 10 와트를 사용할 수 있다. 이러한 레이저들은 비교적 크고 비싸다. 또한, 이러한 레이저들 및 심지어 5 W 레이저들은 높은 등급, 대부분 등급 Ⅳ 의 의료 규정들을 받고, 엄중한 안전 예방책을 요구하는데 이는 이들이 조직과 직접 상호 작용하기 때문이다. 그 결과 이러한 레이저들은 임의의 경우에 매우 비싸다. 게다가, 수술실 직원은 불편한 안전 안경을 사용해야만 한다. 본 발명의 일부 실시예들에서 팁은, 비제한적인 예로서 ~1 내지 ~ 10 와트의 평균 파워를 갖는 레이저들인, 비교적 낮은 파워의 레이저들의 사용을 가능하게 하는, 비제한적인 예로서 얇은 중공형 금속성 팁을 갖는 것과 같은, 낮은 열 용량을 갖는 것에 주의해야 한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 펄스형(pulsed) 레이저는, 선택적으로는 조직과 접촉하는 팁과 동기화되어, 선택적으로 사용될 수 있다는 것에 또한 주의해야 한다. 이러한 실시예들은 잠재적으로 더 적은 파워를 사용한다.
C) 절개 깊이가 양호하게 제어되지 않는다.
D) 절개 깊이는 일정하지 않고 제어되는데 이는 작업자의 손이 변하는 속도로 이동할 수 있고 조직에 대한 수직 및 가로 절개 힘 그리고 머무는 시간(dwell time)이 변할 수 있기 때문이다.
본 발명은, 그의 일부 실시예들에서, 수술 방법들 및 디바이스들에 관한 것이고, 더 구체적으로는, 하지만 배타적이지는 않게, 수술 과정들에서의 조직의 절개 및 기화를 위한 방법들 및 디바이스들에 관한 것이며, 더욱더 구체적으로는, 하지만 배타적이지는 않게, 다른 것들 중에서 신경 수술, 귀-코-목구멍(ear-nose-throat; ENT) 수술, 치과, 조직을 통하는 약물들의 전달 및 복강경과 같은 마이크로 수술을 위한 방법들 및 디바이스들에 관한 것이다.
모든 문법적 형태들의 용어 "조직(tissue)" 은 본 명세서 및 청구항들에 걸쳐 용어 "피부(skin)" 및 그의 대응하는 문법적 형태들과 상호 교환 가능하게 사용된다. 조직의 치료를 참조하여 설명된 본 발명의 다양한 실행들 및 실시예들은 피부 치료에 또한 적용되는 것이 의도된다.
모든 문법적 형태들의 용어 "구멍 자국(crater)" 은 본 명세서 및 청구항들에 걸쳐 용어 "오목부(depression)” 및 그의 대응하는 문법적 형태들과 상호 교환 가능하게 사용된다. 조직에 구멍 자국들을 발생하는 것으로서 설명된 본 발명의 다양한 실행들 및 실시예들은 조직에 오목부들을 발생하는 것에 또한 적용되는 것이 의도된다.
현재 발명의 실시예들의 일 목적은 종래 기술의 단점들을 극복하는 것이다.
현재 발명의 실시예들의 일 목적은 높은 온도의 팁들에 의한 조직의 기화의 깊이를 제어하는 것이다.
현재 발명의 실시예들의 일 목적은 환자들의 처리 후 상태를 개선하는 것이다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 최소의 이차적인 손상을 갖고 아래에 놓이는 조직을 손상시키지 않는 조직의 절개를 발생하기 위해, 가열된 로드(rod)의 팁을 사용하는 것과 관련된다.
일부 실시예들에서, 팁의 원위 단부는 대부분 금속성이다.
일부 실시예들에서, 팁의 원위 단부는 불투명하다.
일부 실시예들에서, 팁의 가열된 온도들은 100 내지 850℃ 사이이다.
일부 실시예들에서, 기화 로드와 같은 기화 요소는, 일부 실시예들에서는 조직을 태우는 것을 또한 회피하면서, 조직을 기화시키기 위해 짧은 시간에 큰 양의 열을 공급하도록 적응되는, 특정한 원추형(truncated) 형상으로 성형되는 원위 단부를 갖는다.
일부 실시예들에서, 홀들, 그루브(groove)들, 구멍 자국들 및/또는 압입부들이 조직에 발생된다.
일부 실시예들에서, 원뿔형 또는 피라미드형(pyramidal) 기화 팁들이 조직을 절개하는데 사용되고, 이는 잠재적으로 탄화를 감소시키거나 없앤다.
일부 실시예들에서, 절개는 적용 속도 및/또는 흔들림과 관계없이, 일정한 깊이로 수행된다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 아래에 놓이는 연약한 조직 또는 비제한적인 예로서, 임플란트(implant)들, 이를테면 치과 임플란트들과 같은 금속성 부분들에 대한 손상을 야기하지 않으면서 정확하게 조직을 기화하는 것이다.
본 발명의 일부 실시예들의 양태는 수술 원위 팁이 피부와 닿는 때를 검출하는 것과 관련된다.
일부 실시예들에서, 검출은 맞닿아서 밀어내는 팁들에 대한 피부의 기계적 저항을 감지함으로써 수행된다. 팁(들)이 피부와 닿는 때를 검출하는 것은 수술 부위의 구멍 자국 또는 절개의 특정한 깊이 및/또는 형상을 목적으로 할 때 의미가 있다.
일부 실시예들에서, 검출은 팁(들)의 전진 속도를 측정하고, 팁(들) 이동이 조직에 의해 느려질 때를 검출함으로써 수행된다.
일부 실시예들에서, 검출은 팁(들)을 전진시키기 위해 요구되는 전기 파라미터들, 이를테면 전류 또는 전압 또는 펄스 폭(펄스 폭 변조 하에서)을 측정함으로써 수행된다. 팁(들)이 조직과 접촉하게 될 때, 전진을 유지하기 위해 요구되는 전기 파라미터들은 변하고, 조직과의 접촉이 선택적으로 검출된다.
현재 발명의 일부 실시예들의 다른 양태는 조직과의 매우 짧은 접촉 기간을 발생하기 위해 조직을 향하는 그리고 철회하는 절개 팁을 진동시키고, 이는 절개 및/또는 구멍 자국의 잠재적으로 깨끗한 기화를 초래한다.
본 발명의 일부 실시예들의 다른 양태는 조직을 향하는 그리고 철회하는 팁을 고주파로 진동시키는 것이며, 이는 기화된 구멍 자국들과 깨끗한 절개의 겹침을 초래한다.
본 발명의 일부 실시예들의 다른 양태는 사용자가 조직 표면 위의 일정한 거리에 머무는 것을 실제적으로 가능하게 하기 위해 조직을 향하는 그리고 철회하는 절개 팁을 고주파로 진동시키는 것이며, 주파수는 사용자 반응 속도보다 더 높다.
본 발명의 일부 실시예들의 다른 양태는 조직 접촉 감지 메커니즘을 이용함으로써 일정한 깊이의 절개를 자동으로 발생하는 것을 가능하기에 충분히 높은 주파수로 조직을 향하는 그리고 조직과의 접촉으로부터 철회되는 절개 팁을 진동시키는 것과 관련된다.
현재 발명의 일부 실시예들의 다른 양태는 팁의 전진 및 그의 조직과의 접촉과 동기화되는 진공/절개 팁을 향하는 광 파장 가이드 또는 섬유를 통하여 전달되는 일련의 펄스형 레이저 방사를 사용하는 것과 관련된다.
일부 실시예들에서, 광 파장 가이드 또는 섬유를 통하는 레이저 방사는 섬유 후퇴와 동기화되어 비활성화된다. 동기화는 잠재적으로는 극도로 정밀하고 안전한 수술 절개들의 발생을 가능하게 하고 및/또는 열 손상을 감소시키고 및/또는 탄화를 감소시킨다.
현재 발명의 일부 실시예들의 다른 양태는 100 내지 850℃만큼 높은 온도로 팁을 신속하게 가열하고 짧은 시간 기간 내에 조직에 대부분의 에너지를 전달하기 위해 짧은 열 완화 시간(relaxation time)을 갖는 불투명한, 금속성 중공형 팁들의 이용이다.
본 발명의 일부 실시예들의 다른 양태는 치과 및 구강 위턱 얼굴(maxillofacial) 수술, 신경 수술, ENT, 내시경, 복강경, 척추 수술을 포함하는 GYN 및 일반적인 수술에서 조직의 극도로 정밀한 절개 또는 기화를 수행하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수술 과정들에서 조직을 절개하기 위한 디바이스(100)의 간소화된 블록 다이어그램의 예시인, 도 1a가 이제 참조된다.
도 1a는 광 파장 가이드 또는 섬유(2)의 원위 단부에 부착되는 중공형 금속 팁(1)을 묘사한다. 다른 팁들이 사용될 수 있지만, 도 1a는 구체적으로 중공형 팁들을 이용하는 적용을 설명한다. 중공형 금속성 팁(1)은 원뿔형 또는 끌(chisel) 또는 구형(spherical) 또는 원통형 또는 피라미드형과 같은 상이한 형상들을 선택적으로 가질 수 있다. 팁 물질은, 이하에 설명될 바와 같은 다양한 적용들에서, 150 내지 400 W/m℃와 같은 높은 열 전도성(이를테면 텅스텐 또는 구리의 열 전도성)을 가질 수 있고, 30 W/m℃보다 더 낮은 것과 같은 낮은 열 전도성(이를테면 스테인리스 강 또는 티타늄)을 가질 수 있다.
일부 예시적인 적용들에서, 높은 열 전도성이 바람직하다. 금속성 팁(1)은 불투명하다. 광 파장 가이드(2)는 선택적으로는 부착 요소(3)에 의해, 모터(4)에 선택적으로 부착된다. 모터(4)(선형 또는 회전형일 수 있음)는 조직 표면(15)을 향하여 그리고 이로부터 다시 섬유(2) 밑 팁(1)을 선형으로 이동시킬 수 있다. 동작 속도 뿐만 아니라 위치 및 가속들은 잠재적으로는 정확하게 공지되고(5 내지 30 미크론의 위치 정확도를 기초로 함) 모터 제어기(4a)는, 선택적으로는 팁(1)에 대한 조직(15)의 저항을 기초로 하여 팁(1)과 조직(15) 사이의 접촉을 선택적으로 감지한다. 조직 접촉의 감지를 기초로 하여, 제어기(4a)는 모터(4) 속도, 가속 및 위치를 선택적으로 제어하고, 이는 잠재적으로는 조직과의 팁(1) 접촉 기간(t)의 정확한 제어 뿐만 아니라 접촉의 깊이의 정확한 측정 및/또는 제어를 초래한다. 레이저(8), 선택적으로는 다이오드 레이저는 중공형 팁(1)을 향하여 섬유 또는 광 파장 가이드(2)를 따라 전파되는 펄스형 빔(9)을 방출한다.
마스터 클록(master clock)(5)은 레이저 다이오드(8) 및 모터(4) 중 하나 또는 양쪽에 선택적으로 이송되는 전기 펄스(6)들을 선택적으로 발생하고, 이는 섬유 동작과 레이저(8)로부터의 빔 방출 사이의 동기화를 초래한다. 전기 펄스들은 팁(1)의 진동형 동작(7)을 초래하고 이에 의해 팁은 조직과의 접촉 시에 선택적으로 가열되고 후퇴시에 선택적으로 가열되지 않는다. 짧은 접촉 기간은 400 내지 850℃와 같은 높은 팁 온도를 잠재적으로 보장하며, 이는 외과의 손 속도와 관계없이, 깨끗하고 정밀한 기화를 잠재적으로 가능하게 한다. 또한, 절개 팁의 전진은 조직 접촉의 감지에 대하여 측정되기 때문에, 절개의 깊이는 외과의의 수직 손 이동들(심지어 손 흔들림도)과 관계없이 잠재적으로 일정하고 뿐만 아니라 잠재적으로는 조직 표면 곡률과 독립적이다.
일부 실시예들에서, 선택적으로 제어된 깊이는 0 내지 20 밀리미터 범위이다.
일부 실시예들에서, 선택적으로 제어된 깊이는 조직과의 팁의 접촉의 검출 이후 조직 가열 요소의 팁이 전진한 거리를 측정함으로써 제어된다.
선택적으로 제어된 깊이는 치아 임플란트를 커버하는 개방 조직과 같은, 또는 성대들의 작은 병변(lesion)들 또는 나팔관(fallopian tube)의 선형 절개의 기화 또는 뇌 병변의 기화와 같은 연약한 수술 과정들에서 잠재적으로 유익하다.
일반적인 수술 또는 치과에 사용되는 수술 핸드 피스를 위한 통상적인 파라미터들은, 비제한적인 예로서 이하를 포함한다 :
절개 깊이 및 속도에 의존하여, 5 내지 25 와트의 레이저 파워 레벨; 400 내지 1000 미크론의 광 섬유 직경; ~ 10 내지 20 도의 절반 각도(전체 각도 20 내지 40도)로 테이퍼지는(tapering) 원뿔 또는 끌; 1 내지 10 ㎜ 의 진동형 동작 폭(선택적으로는 도 4b를 참조하여 이하에 설명되는 바와 같이, 조직 곡률에 또한 의존함); 및 20 내지 100 ㎐ 의 진동 주파수. 일부 실시예들에서, 진동 주파수는 진동 속도에 의존한다 - 사용자의 손이 신속한 절개를 위해 높은 속도로 이동할 때, 주파수는 증가되고 구멍 자국들 사이의 갭(gap)들을 방지한다. 일부 실시예들에서, 진동 주파수는 바람직한 깊이에 의존한다 - 선택적으로는 동일한 위치에 두 번 전진함으로써 깊은 구멍 자국을 발생하지 않도록 구멍 자국들 사이의 겹침을 방지하며, 이에 의해 구멍 자국이 깊어지는 것을 방지한다. 팁 물질 : 생체 적합하고 높은 열 전도성( 150 W/m℃까지)을 갖는 텅스텐. 팁 벽 두께는 ~ 100 내지 200 미크론. 가열되는 동안 원위 팁 온도 : 400 내지 850℃. 핸드 피스 길이는 100 내지 200 ㎜.
본 발명의 일부 실시예들에서, 레이저(8)와 부착 메커니즘(3) 사이의 섬유(2) 섹션은 가요성이며, 잠재적으로는 레이저의 위치 및 그의 파워 공급이 수술 핸드 피스(18)로부터 멀리 있는 것을 가능하게 하며, 수술 핸드 피스는 모터/제어기, 섬유(2)의 원위 섹션 및 절개 팁(1)을 포함한다. 이러한 예시적인 실시예의 경우에, 높은 온도의 팁(1)은 광 가열 소스로부터 멀리 있다.
도 1a는 원위 팁(1)의 더 상세한 확대를 또한 나타낸다. 중공형 팁(1)의 벽들은, 광 파장 가이드(2)에 대한 단단한 부착을 가능하게 하기 위해, 그의 원위 섹션이 원뿔로서, 그리고 그의 근위 섹션이 원통형 섹션으로서 선택적으로 성형된다. 팁 벽들의 치수들은 300 미크론 가까운(후진) 위치(12)에서 대략 37℃인 대략 체온을 유지하는 동안, 조직 절개를 위한 높은 온도의 원위 단부(10)를 보장하도록 선택적으로 선택된다(이하의 계산들에 도시된 바와 같이). 대략 400 내지 850℃로부터 대략 37℃로 온도가 떨어지는 짧은 섹션(11)은 대략 300 미크론 길이이다.
본 발명의 예시적인 실시예를 사용하는 선형 절개의 프로세스의 간소화된 블록 다이어그램의 예시인, 도 1b가 이제 참조된다.
도 1b는 수술 핸드 피스를 속도(V)로 이동시키는 동안 기화 팁(1)들의 일련의 펄스형의 전진 및 후퇴에 의해 발생되는 일련의 구멍 자국(13)들을 묘사한다. 레이저 펄스들과 조직 제거의 동기화, 뿐만 아니라 후퇴 페이스(phase) 동안의 냉각 팁을 초래하는 광 가열의 경과가 도시된다. 팁 원위 단부(14a)는 매우 얕은 이차적인 열 손상(14)을 갖고 구멍 자국들을 선택적으로 기화시킨다. 속도(V)가 매우 높을 때, 잠재적으로는 단지 일련의 구멍 자국들이, 선택적으로는 연속적인 절개를 생성하지 않으면서 발생된다. 이러한 일련의 구멍 자국들은 성대들과 같은 얇은 병변들의 기화에서 잠재적으로 유용하다. 이러한 실시예들의 이점은 비록 속도(V)가 매우 높더라도, 조직 기화가 발생하며 깨끗하고 균질하다는 것이다. 이는 에너지 전달 속도보다 더 빠른 높은 속도가 조직의 찢어짐 또는 열 손상을 수반하는 최신의 사파이어 팁들의 사용과 대조적이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따라 발생되는 라인 절개의 더 상세한 예시들인, 도 1c 및 도 1d가 이제 참조된다.
도 1c는 도 1a의 예시적인 실시예의 팁과 같은 팁에 의해 생성되는 조직 절개를 도시하며, 여기서 속도(V)는 맥동 레이트(pulsation rate)에 따라 조정된다. 조정은 구멍 자국(13)들 사이의 선택적인 미세한 겹침을 야기하고, 일정한 깊이의 타지 않은 절개(16)를 발생한다.
도 1d는 도 1c의 절개의 다른 도면을 도시한다. 속도(V)가 더 느리다면, 구멍 자국들의 겹침은 선택적으로는 더 깊은 구멍 자국을 발생할 수 있고, 여전히 타지 않는 것에 주의해야 한다.
일부 실시예들에서, 외과의는 선택적으로는 더 깊은 구멍 자국을 통지할 수 있고, 선택적으로 V 를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 라인 절개의 발생의 간소화된 예시인, 도 1e가 이제 참조된다.
도 1e는 외과의가 절개 핸드 피스(18)의 예시적인 실시예를 어떻게 작동시키는지의 간소화된 예시를 묘사한다. 외과의는 핸드 피스(18)의 팁이 차가운 동안 조직에 핸드 피스(18)를 선택적으로 놓는다. 선택적으로는 그의 손가락(20)으로 스위치(switch)(19)를 프레싱함으로써, 핸드 피스(18)의 활성화시에, 핸드 피스(18)는 절개 프로세스를 시작하고 절개(21)를 생성한다. 외과의가 중단하기를 원할 때, 외과의는 스위치(19)를 선택적으로 누른다(depress). 스위치(19)는 선택적으로는 발 스위치일 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스의 특징의 예시인, 도 1f가 이제 참조된다.
도 1f는 핸드 피스의 팁이 조직에 닿지 않을 때, 스위치(19a)가 활성화될 수 있더라도, 팁들은 냉각되고 상황이 안전한 것을 묘사하는 것을 의도한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 수술 과정들에서 조직을 절개하기 위한 디바이스(150)의 간소화된 블록 다이어그램 예시인, 도 1g가 이제 참조된다.
도 1g는 모터 동작과 동기화되는 전류 발전기(148)에 의해 레이저 히터가 대체되는 본 발명의 실시예를 도시한다. 가열 에너지는 도면의 확대된 섹션에 또한 도시된 와이어(149)를 통하여 전달된다. 전기 와이어(149)는 팁에 열적으로 커플링되고 일부 실시예들에서 치료 팁은 전기를 전도하지 않는 산화된 층으로 선택적으로 코팅된다.
도 1g에 도시되지 않은, 치료 팁을 가열하는 다른 방식들은 진동 자기장(유도 가열) 또는 초음파 가열에 의해 팁에 와류(eddy current)를 발생하는 것을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 가열된 팁과 조직 사이의 상호 작용의 간소화된 블록 다이어그램의 예시들인, 도 2a 및 도 2b가 이제 참조된다.
도 2a는 가열 빛 빔(25)을 갖춘 예시적인 원뿔 형상의 팁(26)을 더 상세하게 나타낸다. 도 2a의 일부 예시적인 특징들은 불투명한 팁 그리고 팁의 높은 온도의 원위 단부(24)로부터 조직으로의 열의 전달에 의한 기화 에너지의 발생이다.
도 2b는 가열 빛 빔(25)을 갖춘 예시적인 끌 형상의 팁을 더 상세하게 나타낸다. 도 2b의 일부 예시적인 특징들은 불투명한 팁 그리고 팁(26)의 높은 온도의 원위 단부로부터 조직으로의 열의 전달에 의한 기화 에너지의 발생이다.
사파이어 접촉 팁들을 기초로 하는 종래 기술의 수술 레이저와 조직 사이의 상호 작용의 간소화된 블록 다이어그램의 예시들인, 도 3a 및 도 3b가 이제 참조된다.
도 3a 및 도 3b는 사파이어 팁들과 유사한 형상의 사파이어 또는 섬유 팁들의 조직 상호 작용을 나타낸다. 조직 탄화로 인한 열 전달 외에, 빛은 조직 안으로 전파되고 가열 프로세스에 참여한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 일정한 깊이의 절개의 발생의 간소화된 블록 다이어그램의 예시들인, 도 4a 및 도 4b가 이제 참조된다.
도 4a의 곡선(40a)은 속도(V)로 높이(H(t))에서의 조직 위의 외과의의 손의 불규칙한 이동의 예를 나타낸다. H 는 예컨대 1 내지 4 ㎜ 로, 시간에 걸쳐 변할 수 있다. 불규칙함이 순간적인 손의 떨림 또는 주의 산만 또는 열악한 가시성에 의해 야기될 수 있다. 그 결과, 핸드 피스의 원위 단부(팁을 제외한 핸드 피스)는 곡선(41a)을 따른다. 핸드 피스를 활성화하는 동안, 팁 및 섬유(42)는 조직 접촉이 성립되고 선택적으로는 모터 제어기에 의해 감지될 때까지 선택적으로 전진하기 때문에, 기화 깊이(D)가 발생될 것이고 절개 라인을 따라 동일할 것이다.
도 4b는 또한 유사한 효과를 도시하며, 예에서 조직 표면은 편평하지 않고 곡선이다. 다시 한 번, 절개는 타지 않고 일정한 깊이를 갖는다.
원뿔형 사파이어 팁의 종래 기술의 실시예에 따른 절개의 발생의 간소화된 블록 다이어그램의 예시들인, 도 5가 이제 참조된다.
외과의의 손 이동의 불규칙함은 불규칙한 절개의 깊이(D(t))로 해석될 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 예시된 예시적인 실시예를 사용하는 것은 사파이어 팁의 수술 기구의 불규칙한 절개 깊이가 일정한 절개 깊이를 갖도록 잠재적으로 교정할 수 있다는 것에 주의해야 한다.
이후의 테이블(1)은 접촉 수술 유닛들의 몇몇의 타입들의 특징들과 본 발명의 예시적인 실시예 사이의 일부 잠재적인 차이들을 나열한다 :
특징 종래 기술 양극형 종래 기술 단극형 사파이어/섬유 팁들을 기초로 한 종래 기술 레이저 본 발명의 예시적인 실시예
구멍 자국 벽 탄화 탄화 최소 탄화 탄화 우수하게 탄화가 없음/최소
절개 깊이 및 크기 균일하지 않음 덜 균일함 덜 균일함 우수하게 매우 균일함
구멍자국/절개 벽들을 지난 에너지 전달 열 및 전류. 잠재적으로 더 깊은 열 손상. 전류 - 일부 과정들에서 매우 위험함. 열 및 빛. 150 미크론 초과. ~30 내지 80 미크론의 거리로의 열.
금속성 임플란트들을 덮고 있는 조직을 절개하는 능력 문제적인 열 손상. 매우 나쁨. 열 손상으로 인해 작음. 매우 양호함.
광 방사의 임상 효과 무관 무관 있음. 팁이 반투명함. 잠재적으로는 없음. 일부 실시예들에서 팁이 불투명함.
기계적 피부 접촉 감지 및 제어 없음 없음 없음 있음
수직 진동 동작 없음 없음 없음 있음
빛/레이저/열 펄스와 팁 이동 사이의 동기화 없음 없음 없음 있음
임상적 안전 레이저 규제들을 받음 무관 무관 있음 없음.
고주파형 작업 우수함 우수함 제한됨 우수함
모든 발명의 특징들이 각각의 수술 절개에 적용된 것은 아닌 것에 주의해야 한다. 예컨대, 진동 주파수가 높다면, 이를테면 30 ㎐ 또는 다소 더 높다면, 외과의는 수술 핸드 피스가 조직과 접촉한 것처럼 느낄 수 있다.
다른 예에서, 가열은 연속적으로 작동될 수 있고 팁은, 선택적으로는 제어된 깊이를 갖고 일반적인 뜨거운 나이프와 같이 거동할 것이다.
수술 절개의 예시적인 실시예 :
외과의가 10 ㎜ 길이, 2 ㎜ 깊이 그리고 200 미크론의 너비의 절개를 생성함으로써 치아 임플란트를 노출시키기를 원한다. 동일한 라인을 따른 절개들은 선택적으로는 층마다 반복된다. 각각의 층은 100 미크론 깊이로 가정한다. 그 결과 외과의는 절개 프로세스를 20 회(20 번 통과) 반복해야만 할 것이다.
각각의 절개된(기화된) 층의 볼륨은 0.2 X 10 X 0.1 ㎣ = 0.2 ㎣ 이다. 1 ㎣ 의 조직을 기화시키는데 요구되는 에너지는 대략 3 줄(joule)/㎣ 이다. 그 결과, 단일 절개 층을 기화시키기 위해 필요한 에너지는 0.6 줄이다. 임플란트 노출 단계의 기간이 10 초라면, 각각의 절개 층의 기간은 10/20 = 0.5 초이다. 그 결과, 0.5 초 내에 단일 조직 층을 절개하기 위해 필요한 파워 레벨은 0.6/0.5 줄/sec = 1.2 와트 이다. 그 결과, 5 내지 10 와트의 작고 비싸지 않은 산업적 다이오드 레이저가 이러한 절개를 이루기 위한 파워를 용이하게 제공할 수 있고 절개 속도는 잠재적으로 더 빠를 수 있다는 것을 알게 된다.
200 미크론의 절개 폭을 기초로 하여, 200 미크론 너비의 원위 팁 단부가 사용되고 가열될 수 있다. 끌 팁을 가정할 때, 절개 라인을 따른 구멍 자국들의 수는 10 ㎜/0.2 ㎜ = 50 개의 구멍 자국들일 수 있다. 각각의 구멍 자국의 기화 기간은 0.5 sec/50 = 10 밀리초 일 수 있다. 10 밀리초의 기간은 2 개의 단계들로 분할될 수 있으며, 조직 접촉 및 기화를 위한 5 밀리초 그리고 비접촉 동작(후퇴 및 조직으로의 복귀)을 위한 5 밀리초일 수 있다. 5 와트 레이저가 0.5 밀리초의 기화 시간을 사용할 것에 주의해야 한다.
팁에 대한 바람직한 특징들은 다음에 평가된다. 300 미크론 벽 두께 그리고 끌 형상을 갖는 중공형 텅스텐 팁의 이용을 가정한다. 5 밀리초 내에 구멍 자국 기화를 달성하기 위해, 치료 팁 열 완화 시간은 L = 300 미크론의 거리에 대하여 5 밀리초 미만이어야 한다. 물질의 열 완화 시간(Tr)은 Tr ~ 0.5 (cρ/K) L^2 에 의해 주어지며, 여기서 ρ = 밀도, c = 비열용량, K = 열 전도도이다. 텅스텐의 경우, K = 170 W/msec, c = 0.13 j/gr, ρ = 19 gr/㎤ 이다. 그 결과 L = 300 미크론에 대한 Tr 은 ~0.6 밀리초이다. 1 ㎜ 크기의 팁의 경우에, Tr 은 ~9 X 0.6 ~ 5 밀리초이다.
이러한 예에서, 바람직한 폭은 300 미크론이고 이는 팁이 파손되거나 구부러지지 않기에 충분히 강하고 잠재적으로는 후퇴시에 신속한 냉각을 가능하게 한다.
수술을 위한 조직 감지 기술 :
본 발명의 예시적인 실시예의 간소화된 횡단면 예시인, 도 6이 이제 참조된다.
도 1a를 또한 참조하면, 도 1a의 모터(4)는 스위스의, Faulhaber Minimotor SA 에 의해 제조되는 바와 같은 회전 모터 또는 선형 모터일 수 있다.
도 6은 도 1a에 일반적으로 설명된 조직 감지 기술의 더 상세한 설명을 나타낸다.
수술 핸드 피스(31)는 "리볼버(revolver)" 형상을 가질 수 있다. 수술 핸드 피스(31)는 도 1e 및 도 1f에 설명된 바와 같은 선형 펜(pen) 형상과 같은, 도 6에 묘사되지 않은 다른 형상들을 또한 가질 수 있다. 선형 모터(30)는 핸드 피스(31)에 선택적으로 위치되고, 핸드 피스는 도 6에 묘사된 바와 같이 위치 엔코더(encoder)(32)를 또한 포함할 수 있다. 위치 엔코더(32)는 도 1a에 설명된 치료 금속성 프로브(도시되지 않음) 그리고 광 섬유/빛 가이드를 포함하고, 핸드 피스(31)의 기준 위치에 대하여 모터(30)에 의해 구동되는 로드(33)의 위치를 잠재적으로 제공한다. 로드(33) 그리고 섬유 및 원위 치료 프로브는 원위 커버(34)가 선택적으로 놓이는 조직(도시되지 않음)을 향하여 밀어내어지고 조직으로부터 돌아온다.
일부 실시예들에서, 원위 커버(34)는, 예컨대 핸드 피스가 펜 형상을 가질 때, 얇고 기다랄 수 있다. 원위 커버(34)는 핸드 피스(31) 안으로의 공기의 흡입을 가능하게 하기 위해 홀들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 핸드 피스 엔벨로프(envelope)는 2 개의 부분들로 만들어진다.
위치 엔코더(32)는 1 미크론 위치 정확도를 잠재적으로 제공하고 자기 어레이 타입 엔코더(이를테면 Texas Instruments 에 의해 제조되는 자기 타입 엔코더), 또는 광학 엔코더 또는 홀 효과(Hall Effect) 검출기일 수 있다.
선형 모터는 일정한 전압으로 작동될 수 있고, 섬유 및 처리 프로브에 이에 의해 가해지는 힘은, 선택적으로는 모터에 가해지는 펄스들의 폭을 변조함으로써(펄스 폭 변조(Pulse width modulation) - PWM) 제어기(35)에 의해 제어될 수 있다.
팁 속도와 동일한, 로드(33)의 속도는 로드 위치를 인지함으로써 선택적으로 감시된다. 뒤이은 조직을 향하는 전진 및 치료된 조직과의 접촉시에(목표된 절개 깊이에 이른 이후 또한 발생할 수 있음), 로드(33)의 속도는 피부 기계적 순응이 낮다면 감소될 수 있다. 이는, 비제한적인 예로서, 뼈를 덮고 있는 잇몸(gum)들과 같은 얇은 조직에서 또는 단단한 치아 임플란트 표면에 거의 도달할 때에 발생할 수 있다.
일반적으로, 조직의 기계적 임피던스와 공기의 기계적 임피던스 사이에는 차이가 있고, 로드/팁의 동작에 대한 기계적 임피던스를 측정함으로써 달성되는 공기와 조직 사이의 양호한 차이를 초래한다. 많은 수술 절개들에서, 조직의 기계적 임피던스는, 치아 임플란트에 대한 절개의 예를 묘사하는, 도 12에 도시된 바와 같은 겸자(forceps)로 조직을 파지함으로써 선택적으로 더 강화된다.
절개 깊이 제어를 위해, 깊이 제어 전략들의 다양한 비제한적인 예들이 실행될 수 있다.
제 1 깊이 제어 전략에 따르면, 일단 속도 감소가 검출되면, 제어기는 속도가 회복될 때까지 모터에 가해지는 펄스들의 폭을 선택적으로 수정한다. 로드(33)는 미리 선택된 깊이에 이를 때까지 그의 동작을 선택적으로 계속하며, 이에 의해 로드 속도는 역전되고 팁은 후퇴된다.
제 2 깊이 제어 전략에 따르면, 제어기는 로드 감속을 측정하고, 미리 세팅된 절개 깊이 뿐만 아니라 조직에서의 팁이 머무는 기간(dwell-duration) 양쪽을 달성하기 위해, 로드 전진 거리를 계산한다. 이러한 폐쇄 루프 제어 메커니즘(closed loop control mechanism)은 잠재적으로는 조직 타입과 관계없이(기계적 순응의 견지로부터) 그리고 잠재적으로는 조직 위치와 관계없이(이를테면 도 4b에 묘사된 바와 같은 곡선형 조직) 우수한 깊이 정확도(수 미크론)로 구멍 자국들의 기화를 잠재적으로 가능하게 한다.
일부 실시예들에서, 외과의의 손의 안정성을 위한 요건들이 감소될 수 있거나 로봇형 수술의 치료 핸드(hand)의 안정성이 감소될 수 있으며, 비용 절감을 초래한다. 많은 치료들에서, 기계적 피부 순응과, 기계적 충격 또는 부상으로 인한 손상과 같은 임상 부작용들 사이에 직접적인 상관이 있기 때문에, 부작용들의 유익한 제어가 또한 잠재적으로 얻어진다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따라 발생되는 구멍 자국들의 깊이 제어를 위한 방법의 간소화된 흐름도의 예시인, 도 7이 이제 참조된다.
도 7에 묘사된 방법은 이하를 포함한다 :
팁의 타입, 팁들의 수, 팁의 형상, 팁의 치수들, 조직 내의 기간, 디바이스로부터의 팁 돌출, 펄스 반복율, 가열 파워 레벨, 레이저 파워 레벨 등과 같은 하나 또는 그 초과의 입력 파라미터들을 제공하는 단계(702);
치료 부위에 핸드 피스를 놓고 트리거(trigger)를 활성화시키는 단계(705);
모터의 제어를 위한 펄스 폭 변조(PWM) 파라미터들로 선택적으로 변환되는, 선택적으로는 입력 파라미터들을 기초로 하는 레이트로, 조직을 향하여 치료 팁 또는 팁들을 전진시키기 위해, 선택적으로는 선형 모터인, 모터를 사용하는 단계(707);
선택적으로 전진의 속도 또는 거리를 감시하면서, 구멍 자국들을 발생하기 위해, 조직 안으로 치료 팁(들)을 전진시키는 단계(710);
선택적으로는 팁(들)이 짧은 시간 동안 목표 깊이에 유지되는 것을 가능하게 하고, 선택적으로는 팁들이 조직에 맞닿아 밀어내어지는 것을 가능하게 하는, 팁(들)의 전진의 목표 깊이에 도달하는 단계(712);
선택적으로는 조직 안으로의 전진 동작에 대한 조직의 기계적 저항의 측정을 기초로 하여, 팁(들)의 속도를 감소시키는 단계(715);
일부 실시예들에서, 팁은 조직과 닿고 조직을 기화시키기 시작한다. 팁이 조직을 기화시킬 때, 팁 이동에 대한 피부 임피던스는 비교적 낮다 - 피부는 팁 동작에 순응한다. 일부 실시예들에서, 기화 깊이(H)를 판정하는 단계는 팁으로 전달되는 에너지에 의존한다. 기화 깊이(H)를 판정하는 단계는 조직과의 팁 접촉에 대한 시간 기간을 판정함으로써 및/또는 레이저와 같은 가열 유닛의 파워 레벨을 판정함으로써 선택적으로 수행된다. 일단 기화 깊이(H), 예컨대 200 미크론에 이르면, 조직(구멍 자국 바닥부)은 팁의 이동에 대해 저항하기 시작하는데 이는 조직이 더 이상 기화되지 않고, 단지 잠재적으로는 접촉에 의해 가열되기 때문이다. 팁 이동에 대한 임피던스의 측정은, 일부 실시예들에서 기화가 종료된 것의 신호로서 사용되는 데이터(data)를 선택적으로 제공하고, 선택적으로는 팁을 다시 회수하기 위한 결정을 야기할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기화 깊이의 추정은 선택적으로는 가열 파라미터들 및 시간 기간에 의존할 수 있고 외과의의 손 이동에 약간 의존할 수 있는데, 이는 실시예들에서 깊이(H)는 접촉 검출에 의존하기 때문이다. 일부 실시예들에서, 기화 깊이는 접촉 검출에 대한 의존성을 갖는데, 이는 접촉 검출 없이, 팁은 구멍 자국에 더 긴 기간 동안, 예컨대 30 밀리초 동안 조직과 접촉한 채로 유지될 수 있고, 조직을 가열하기 시작할 수 있으며 주변 열 손상을 야기할 수 있기 때문이다.
이루어진 측정들을 기초로 하여 새로운 작동 파라미터들을 자동으로 선택하고, 새로운 작동 파라미터들을 새로운 (PWM) 프로그램(program)으로 선택적으로 변환하는 단계(717); 및
단계 705 내지 715 또는 단계 705 내지 717 의 일부를 선택적으로 반복하는 단계(720).
도 7은 조직에 대한 외과의의 손의 정밀한 수직 위치 그리고 피부 순응과 관계없는 구멍 자국의 기화의 깊이의 폐쇄 루프 제어의 예시적인 실시예의 개략적인 설명을 묘사한다. 외과의의 손을 이동시킴으로써, 구멍 자국들의 선형 어레이가 선택적으로 발생되고, 잠재적으로 선형 절개를 초래한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 조직 접촉 감지는 금속성 수술 프로브와 조직 사이의 전기 임피던스를 측정함으로써 달성될 수 있다. 프로브 팁이 조직과 접촉하지 않는 한, 전기 저항은 대략 무한대의 크기일 수 있다. 접촉시에, 전기 임피던스는 조직 타입에 따라서 급격하게 감소된다. 이러한 기술이, 전도 치아 임플란트를 감지하는 것과 같은, 조직 기계적 임피던스 감지에 대해 열악한 많은 경우들이 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 전진 이동하는 동안 기계적 임피던스의 감소가 측정된다. 이러한 경우에, 임피던스의 변화는 치료 팁이 이를테면 고막 절개(myringotomy)의 경우 고막인 신체 막에 홀을 드릴링하고 조직 공동에 도달한 것의 표시이다. 일단 이러한 측정이 검출되면, 모터 제어기는 선택적으로 후진 후퇴를 명령할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 공기 중의 팁들의 어레이를 구동하는 선형 모터의 구동 전류 및 팁들의 어레이의 위치의 오실로스코프 트레이스(1602)인, 도 8a가 이제 참조된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피부를 밀치는 접촉 시간의 기간을 포함하는 팁들의 어레이를 구동하는 선형 모터의 구동 전류 및 팁들의 어레이의 위치의 오실로스코프 트레이스(1632)인, 도 8b가 부가적으로 참조된다.
도 8a 및 도 8b는 구획 당 400 밀리초인, 시간의 X 축들(1604, 1634) 그리고 구획당 5 ㎜ 인, 팁 위치의(1606, 1636) 그리고 펄스 폭 변조(PWM)의 폐쇄 루프 제어 방법을 사용하여 제어되는 선형 모터의, 구획 당 1 A 인, 구동 전류(1608, 1638)의 Y 축들을 갖는다.
도 8a는 시간의 함수로서 팁 위치를 도시하는 상부 트레이스(1610)를 묘사하며, 팁들은 공기 중에서 이동한다. 상부 트레이스(1610)의 섹션 AB 는 전진하는 팁들에 대응하고, 상부 트레이스(1610)의 섹션 BC 는 최대 전진의 팁에 대응하고, 상부 트레이스(1610)의 섹션 CD 는 팁들의 후퇴 페이스에 대응한다.
도 8a는 팁들을 전진시키는데 사용되는 구동 전류를 도시하는 하부 트레이스(1612)를 묘사한다. 하부 트레이스(1612)에 의해 묘사된 구동 전류는 소음 산물들을 제외하면, 실질적으로 일정한 것으로 보인다. 하부 트레이스(1612)에 의해 묘사된 구동 전류는 조직에 의한 팁 이동에 대한 기계적 임피던스에 대응한다 - 피부 접촉 없음.
도 8b는 시간의 함수로서 팁 위치를 도시하는 상부 트레이스(1640)를 묘사하며, 팁들은 조직과 접촉하여 이동하고, 도 8b의 예에서, 조직은 팁들의 경로에 놓이는 손가락의 피부이다. 상부 트레이스(1640)의 섹션 EF 는 조직 안으로 전진하는 팁들에 대응하고, 섹션 GH 는 팁 후퇴에 대응한다.
도 8b는 팁들을 전진시키는데 사용되는 구동 전류를 도시하는 하부 트레이스(1642)를 묘사한다. 하부 트레이스(1642)에 의해 묘사된 구동 전류는 섹션 EF 에서의 전류 증가를 보여준다. 전진하는 팁은 지점 E 에서 피부와 접촉하게 되었고 이를 압축하면서 피부를 점진적으로 밀었다. 도 8b에 묘사된 예시적인 실시예에서, 섹션 EF 에 걸친 상부 트레이스(1640)의 일정한 경사에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 팁 속도는 일정하게 제어된다. 구동 전류는, 속도를 유지하기 위한 저항력에 비례하는 구동력에 비례하고, 저항력은 깊이에 비례하는 것으로 여겨진다. 구동력 및 전류는, 가장 깊은 오목부에 대응하는 지점 F 에서 최대에 도달한다. 도 8b는, 일부 실시예들에서 구동 전류와 관련되는 힘 피드백을 기초로 하여 선택적으로 오목부의 깊이를 판정할 뿐만 아니라 피부와의 접촉을 검출하는 능력을 도시한다.
도 8a 및 도 8b에서, 발명자들은 구동 전류의 PWM 에 의해 제어되는 선형 모터에 의해 상기 제안된 바와 같은 조직 접촉 검출의 실행 능력을 시험하였다. 도 8a의 상부 트레이스(1640)는 공기 중의 시간의 함수로서의 팁 위치를 설명한다. 섹션 AB 는 전진 섹션이고, BC 는 최대 전진 그리고 CD 는 후퇴 페이스이다. 하부 트레이스는 본질적으로는 일정한 구동 전류를 도시한다. 이는 기계적 저항이 없는 것을 - 피부 접촉이 없음을 나타낸다. 도 8b는 조직(손가락 피부)이 전진하는 팁들의 전방에 위치되는 경우의 도 8a에서와 같은 팁 위치(상부 곡선(1640))를 도시한다. 하부 트레이스(1642)는 구동 전류를 도시한다.
볼 수 있는 바와 같이, 섹션 EF 에서 선형 전류 증가가 있다. 전진하는 팁은 지점 E 에서 조직과 접촉하게 되었고 조직을 압축하면서 조직을 향하여 전방으로 점진적으로 눌려졌다. 구동 전류는 구동력(깊이에 비례하는 저항력에 비례하는)에 비례하기 때문에, 구동력 및 전류는 가장 깊은 오목부인 지점 F 에서 최대에 도달한다. 따라서 구동 전류를 제어하는 힘 피드백(feedback)에 의해 피부 접촉 뿐만 아니라 오목부의 깊이를 검출하는 능력이 확인되었다.
치료 팁(들) 구성의 예시적인 실시예들의 설명
본 발명의 실시예에 따르면, 치료 팁의 원위 단부는 이하의 형상들 : 원뿔형, 피라미드형, 둥근(구형), 편평한 원통형, 끌 또는 블레이드의 형상을 가질 수 있다. 팁들은 금속성 엔벨로프를 갖춘 중공형이거나 비중공형인 중실형일 수 있다. 치료 팁들의 외부 표면은 이를테면 10 내지 30 분의 전체 과정 기간 동안 300 내지 850℃의 작업 온도에서 생체 적합할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 물질은 기화된 구멍 자국 볼륨에 대한 열의 신속한 전달을 가능하게 하기 위해 그리고 구멍 자국을 기화시키기 위해 필요한 기화의 잠열을 공급하기 위해 높은 열 전도성을 가져야 한다. 높은 온도들에서의 조직 기화를 위해 적절한 뿐만 아니라 생체 적합성 요건들을 충족하는 하나의 물질은 텅스텐이며, 열 전도성은 ~ 170 W/msec 이다. 400℃에서 텅스텐으로 만들어진 편평한 팁은 ~1 밀리초 내에 조직의 ~ 30 내지 50 미크론을 기화시킬 수 있다. 하지만, 원뿔 형상 또는 피라미드 형상의 텅스텐 팁을 사용함으로써, 기화 깊이는 3 배이며 ~150 미크론에 도달할 수 있다. 이는 동일한 높이 및 직경들의 실린더(cylinder)의 볼륨의 1/3 과 동일한 볼륨을 갖는 원뿔들 또는 피라미드들의 기하학적 특성으로 인한 것이다.
~300 내지 1000 미크론의 베이스(base) 직경/폭 그리고 1000 미크론의 높이의 저비용 원뿔형 또는 피라미드형 텅스텐 팁들의 제조는 어려울 수 있다. 일부 실시예들에서, 텅스텐 팁은 기계가공된다. 일부 실시예들에서, 원뿔형 또는 피라미드형 팁은 도 1a 및 도 2a에 나타낸 바와 같이 선택적으로는 중공형이고, 압인 또는 스탬핑(stamping) 기술들 또는 소결 기술들에 의해 선택적으로 제조된다. 일부 실시예들에서, 원뿔형 또는 피라미드형 팁의 원위 단부 직경은 ~100 내지 300 미크론이다.
다른 매우 열 전도성 팁 물질은 구리이다(~400 W/m℃). 하지만, 구리는 생체 적합하지 않기 때문에, 피라미드형 또는 원뿔형 비중공형 팁은 선택적으로는 이를테면 티타늄과 같은 높은 온도들에서 생체 적합한 물질로 에워싸일 수 있다(코팅될 수 있다). 구리로 만들어진 상기 설명된 팁 치수들을 열 전도성을 현저하게 낮추지 않으면서 티타늄 피라미드형 엔벨로프로 코팅하는 것은 대략 50 내지 150 미크론의 엔벨로프 두께로 행해질 수 있다. 티타늄 엔벨로프는 기계가공 또는 압인 또는 스탬핑 기술들에 의해 제조될 수 있다. 팁의 구리 코어 물질은 소결 기술들에 의해 제조될 수 있다.
일부 실시예들에서, 팁은 50 내지 300 미크론, 바람직하게는 50 내지 100 미크론 두께의 중공형 피라미드 또는 원뿔의 티타늄이다.
일부 실시예들에서, 팁 물질은 구리이고 생체 적합한 코팅은 금이며, 선택적으로는 구리 상으로 도금된다. 본 발명의 일 실시예에서, 금 층은 균질하지 않으며 : 도금 두께는 조직과 접촉하는 팁의 원위 단부에서는 거의 100 미크론인 반면, 팁들의 베이스에서는 두께가 단지 ~5 미크론이다. 금 도금 두께의 점진적인 변화는 조직과의 접촉이 생성되는 곳에서의 높은 온도의 금의 높은 안정성을 보장하는 반면, 물질 양들 및 비용들은 팁 베이스에 가까운 도금의 작은 두께로 인해 잠재적으로는 낮게 유지된다(팁 표면적의 대부분 포함).
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 금이 뒤따르는 니켈의 코팅(1936)으로 코팅된 구리 팁(1933)들을 묘사하는 횡단면 이미지들인, 도 9a 및 도 9b가 이제 참조된다.
도 9a는 금 코팅(1936)이 뒤따르는 니켈로 코팅된 구리 베이스(1933) 및 구리 팁들을 묘사한다.
도 9b는 도 9a의 확대된 섹션을 묘사하고, 하나의 팁(1933) 그리고 팁의 금 코팅(1936)이 뒤따르는 니켈을 도시한다. 도 9b는 팁의 대략 83 미크론 두께의 코팅 그리고 팁의 측의 대략 34 미크론 두께의 코팅을 도시한다.
도 9a 및 도 9b의 예시적인 실시예의 금 코팅이 뒤따르는 니켈 및 구리 팁들을 따른 거리의 함수로서 원소들의 농도를 묘사하는 그래프(1940)인, 도 9c가 이제 참조된다.
그래프(1940)는 미크론 단위의 거리의 X 축(1942), 그리고 측정된 거리에서의 물질의 원소들의 퍼센티지를 도시하는 Y 축(1944)을 갖는다.
그래프(1940)의 제 1 라인(1946)은 금(Au)의 농도를 도시한다.
그래프(1940)의 제 2 라인(1947)은 구리(Cu)의 농도를 도시한다.
그래프(1940)의 제 3 라인(1948)은 니켈(Ni)의 농도를 도시한다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c의 예시적인 실시예의 샘플에서, 금 층은 팁에서 83 미크론의 두께이고, 팁들이 50 분 동안 520℃의 온도로 가열되었더라도, 60 미크론 초과 순수한 금의 층이 존재한다. 일부 경우들에서 피부 회춘 치료의 기간이 20 분에 가깝게 지속될 수 있기 때문에, 발명자들은 20 분보다 더 긴 기간 동안 팁들을 가열하였다.
일부 실시예들에서, 팁들의 어레이는 6 내지 20 미크론의 니켈 층으로 전기 코팅되고 5 내지 10 미크론의 금 층에 의해 추가로 전기 코팅되는 소결된 구리 팁들을 사용하여 제조된다. 전기 도금은, 날카롭고 전기장을 집중시키는 팁들에서 더 두꺼운 코팅을 발생할 수 있다는 것에 주의해야 한다. 팁들을 전기 도금하는 것은 시너지를 발생하고 이에 의해 더 두꺼운 도금이 어레이가 조직을 만나는 곳에 위치되고, 팁들의 소결된 어레이 위에 생체 적합한 도금이 바람직하게는 전기 도금에 의해 형성되는 것으로 여겨진다.
구리 및 니켈이 금 층 안으로 확산되지 않는 것을 시험하기 위해, 팁들의 어레이는 50 분의 기간 동안 520℃의 온도로 가열되었고 금 층 안정성을 위해 전자 현미경으로 그리고 깊이의 함수로서 Cu, Ni 및 Au 농도들에 대하여 X-선 분광학으로 시험되었다. 결과는 팁들의 날카로운 원위 단부에서 높은 금 안정성 뿐만 아니라 표면으로의 Cu 또는 Ni 의 확산이 없는 것을 도시하였다.
유사한 시험이 스테인리스 강 팁들의 소결된 어레이에 대하여 수행되었고 양호한 결과들을 가졌다.
도 9a 및 도 9b는 금으로 도금된 구리 팁 어레이의 횡단면을 나타낸다(수술 절개 유닛의 각각의 단일 팁은 동일한 팁들의 어레이에서의 각각의 팁과 동일한 특성들을 가질 수 있음). 팁은 3 시간의 기간 동안 500℃의 온도로 가열되었고 금 층 아래의 니켈 도금 층으로부터의 니켈 뿐만 아니라 구리 이온들의 확산에 대하여 시험되었다. 확산은 외부 표면에 가까워지지 않았고 팁들은 또한 독성 및 생체 적합성에 대하여 시험되었다. 결과들은 안정성 및 생체 적합성 양쪽을 확인하였다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 치료 프로브 팁들의 간소화된 예시인, 도 10이 이제 참조된다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 수술 팁들(1001, 1005, 1010, 1015, 1020, 1025)의 다양한 형상들을 나타낸다. 형상들은 : a - 세미(semi) 중공형 원뿔(1001); b - 중공형 원뿔(1005); c - 끌(1010)(또한 가열 없는 절개를 위해 날카로울 수 있거나 또는 냉간 절개를 위해 충분히 날카롭지 않을 수 있음); d - 원통형(1015)(중실형 또는 중공형); e - 구형(1020)(잠재적으로는 혈관과 같은 개방 덕트(duct)들에 사용하기 위함); f - 바나나(banana) 형상(1025) - 잠재적으로는 고막 절개를 위해 사용됨 - 이다. 일부 실시예들에서, 팁들은 금속성이고 불투명하다. 일부 실시예들에서, 팁들은 사파이어 및/또는 다이아몬드 및/또는 ALN(알루미늄 니트라이드)와 같은 세라믹(ceramic)들로 만들어진다.
다양한 팁들의 물질들에 의한 구멍 자국 기화 실험들이 상기 설명된 바와 같은 팁들의 치수들 및 물질 선택들을 확인하기 위해 발명자들에 의해 수행되었다. 실험들은 인간 피부에 대해 수행되었다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 치료 직후에 발생되는 생체내 인간 피부 기화된 구멍 자국의 조직학적 횡단면의 사진인, 도 11이 이제 참조된다.
도 11은 치료 직후의 생체내 인간 피부 기화된 구멍 자국(1104)의 조직학적 횡단면(1102)을 나타낸다. 구멍 자국(1104) 깊이는 ~100 미크론이다. 구멍 자국(1104) 직경은 ~150 미크론이다. 구멍 자국(1104) 형상은 원뿔형이다. 이차적인 손상은 ~100 미크론인 구멍 자국(1104) 중심을 제외하고 대부분 80 미크론 미만이다. 주변 탄화는 없다. 구멍 자국(1104)은 금으로 도금된 구리 팁에 의해 얻어졌고 400℃에서 작업되었다.
본 발명의 다른 실시예에서, 치료 팁은 2 내지 5 분의 기간 동안 450 내지 500℃ 초과로 팁을 가열함으로써 세척되고 살균될 수 있다. 이 온도에서 유기 물질에 존재하는 탄소는 연소하기 시작하고 유기 물질은 완전히 제거된다. 발명자들은 이 살균 기술을 성공적으로 시험하였다.
일부 예시적인 적용들 :
치과 및 구강 위턱 얼굴 수술 :
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조직 절개의 예시적인 적용의 간소화된 횡단면의 예시인, 도 12가 이제 참조된다.
도 12는 치아 적용의 예를 나타내며 이에 의해 조직(122)은 인공 치아를 삽입하기 위해(제 1 수술 이식 단계로부터의 치유가 뒤따름) 티타늄 금속성 임플란트(121) 위에 약하게 절개되어야 한다. 선택적으로는 끌 형상인, 팁(60)이 치아 임플란트(121) 위의 절개(61)를 절개한다. 겸자에 의한 조직(122)의 당김은 선택적으로 깨끗한 조직이 노출되고 층마다의 조직(122)을 절개하는 능력을 보장한다. 얕은 열 손상은 또한, 금속성 임플란트(121)가 드러나고 노출될 때까지, 각각 선택적으로는 깊이(D)로, 층층이 조직을 정확하게 절개하는 것을 가능하게 한다. 잠재적으로는 출혈이 없고, 절개(61)로부터의 치유는 매우 얕은 열 손상으로 인해 신속하다. 단극형 디바이스는 이러한 경우들에서는 사용될 수 없고, 사파이어 팁들 또는 양극형 ESU 유닛들은 더 큰 열 손상을 발생하고 더 느린 치유가 뒤따른다. 상기 예시적인 실시예에서, 임플란트(121)로 전달되는 열의 양은 임플란트(121) 표면과의 접촉으로 인한 손상을 회피하기에 충분히 작은데, 이는 잠재적으로는 선택적인 기계적 임피던스 감지 덕분인, 작은 접촉 기간, 그리고 임플란트(121) 볼륨보다 더 작은 치료 팁(60)의 제한된 볼륨으로 인한 것이다.
일부 실시예들에서, 기화 요소는 선택적으로는 2 내지 10 개의 팁들과 같은 팁들의 선형 어레이를 포함한다. 선형 어레이는 잠재적으로는 절개 속도를 보강한다. 4 개의 팁들의 어레이에 의한 송아지 간의 절개의 예가 이하에 설명된다. 이하에 설명되는 예에서, 깊이는 대략 1 ㎜ 였고, 절개 길이는 4 ㎝ 였고, 절개 기간은 2 초 였고, 열 손상은 100 미크론 미만이었고, 팁 온도는 400℃였다.
일부 실시예들에서, 치아의 중공형 채널(channel)의 바닥부가 선택적으로 가열된다. 이러한 실시예는 선택적으로는 채널의 바닥부의 살균을 위해 사용된다. 현재의 냉간 디바이스들에 의한 채널 바닥부의 살균은 어렵다. 채널의 바닥부 근처에 놓이는 얇은 섬유로부터 방출되는 레이저 빛의 사용은 바닥부를 느리게 가열할 수 있으며 그러는 동안 이차적인 가열 및 손상을 생성한다. 본 발명의 실시예에 따른 코팅된 빛 가이드/섬유를 채널 안으로 그의 바닥부로 유입하고 원위 팁을 활성화시킴으로써 채널 바닥부는, 선택적으로는 팁 이동에 대한 저항에 의해 측정되는 짧은 그리고 측정 가능한 기간 동안 선택적으로 접촉되고, 조직을 손상시키지 않으면서 ~300 내지 800℃의 온도로 채널 바닥부를 살균한다.
복강경 및 내시경 수술 :
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조직 절개의 예시적인 적용의 간소화된 횡단면의 예시인, 도 13이 이제 참조된다.
도 13은 비제한적인 예로서, 복강경 및 내시경 수술을 위해 적절한 모드의, 본 발명의 일부 실시예들의 적용을 나타낸다. 비제한적인 예로서, 복강경의 나팔관의 벽의 절개가 설명된다. 수술 유닛(1301)은, 선택적으로는 마스터 클록 및 모터 제어기를 또한 포함하는, 레이저 또는 전기 히터 유닛(130)을 포함한다. 모터는 유닛(130) 또는 원위 팁(132)에 더 가깝게 위치될 수 있다. 에너지 전달 섬유 또는 코드(cord)(131)는 복강경(134)으로 유도한다. 원위 팁(132)은 일련의 에너지 펄스들 및 선택적으로는 동기화식의 진동(133)들에 의해 선택적으로 가열된다. 복강경(134)은 광학 보기 채널(optical viewing channel)(135)을 또한 포함할 수 있다. 복강경은 선택적으로는 복부 피부 및 하위 층(136)들의 구멍을 통하여 신체 안으로 삽입된다. 치료되는 장기는 약하게 절개되는(139) 나팔관(138)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 부가적인 내시경 적용들은 다른 많은 것들 중에서, 쓸개(gallbladder)의 절개, 유착(adhesion)들의 절개, 창자(intestines)의 폴립(polyp)들의 절개, 기관의 종양들의 절개 또는 기화를 포함한다.
인간 조직을 통하는 약물 유입 :
일부 실시예들에서, 팁들의 어레이는, 일부 실시예들에서는 심지어 깊은 구멍 자국 기화에 의한, 조직을 통하는 약물들의 유입을 위해 사용된다. 예로서, 발명자들은 남성 팔의 표피에 걸쳐 9 x 9 의 구멍 자국들의 어레이들을 기화시켰다. 구멍 자국들은 200 내지 300 미크론의 개방 직경들을 갖는 것으로 측정되었다. 구멍 자국들은 6 시간의 기간 동안 개방된 채로 남아있도록 관찰되었다. 각각의 구멍 자국의 직경은 공동 초점형(confocal) 현미경(mavrick)에 의한 피부의 깊이의 함수로서 측정되었다. 6 시간 후에, 약물, 이 경우 액체 황색 형광물 - Floreszein SE Thilo Germany - 이 피부에 도포되었다. 약물은 2 분 내에 완전히 흡수되었다.
구멍 자국들이 개방된 채로 남아있는 동안의 기간에 약물 전달이 상당한 것에 주의해야 한다. 기간은 약물 전달에 대한 배리어(barrier)로서의 역할을 할 수 있는 깊은 이차적인 손상을 일으키지 않으면서 구멍 자국의 개구, 그리고 구멍 자국 직경에 잠재적으로 의존한다. 비제한적인 예로서, 너무 작은 직경을 갖는, 얕은 구멍 자국들, 단지 각막층의 구멍 자국들은 약물이 가해지기 전에, 너무 짧은 기간, 이를테면 30 분 내에 폐쇄될 수 있다.
부가적인 예시적인 실시예들의 설명
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이(1402), 핸드-헬드 디바이스(1404) 및 핸드-헬드 디바이스(1404)의 특징들의 리스트(1406)의 간소화된 예시인, 도 14가 이제 참조된다.
특징들의 리스트는 이하를 포함한다 :
플랫폼(platform) 기술, 동일한 유닛은 금속성 덮개(sheath)의 길이 및/또는 형상의 변경에 의해 및/또는 가열되는 팁 타입 및/또는 작업 파라미터들의 선택에 의해, 상이한 적용들에서, 예컨대 상이한 수술 적용들에서 선택적으로 사용될 수 있다. 동일한 플랫폼은 심미적으로 뿐만 아니라 약물 전달에 선택적으로 사용될 수 있다.
재사용 가능. 비제한적인 예로서, 금속성 열 팁 - 일부 실시예들에서 치료 팁들 - 은 재사용 가능하다. 치료 팁들은 선택적으로는 사용 간에 살균될 수 있다. 치료 팁들은 선택적으로는 디바이스(1404) 자체를 사용하여, 잔여물을 기화시키고 팁들을 살균하는 높은 온도들로의 가열에 의해 임의의 잔여물이 선택적으로 살균 및/또는 세척된다;
정밀한 동작 제어 - 상기 설명된 바와 같이, 치료 팁들의 침투의 깊이는 선택적으로는 정밀하게 제어될 수 있다;
조직으로의 직접적인 열 전달;
깨끗하고 정밀한 조직 제거;
접촉 피드백 메커니즘;
콤팩트(compact)하고 낮은 비용;
낮은 통증 및 안전;
자동 팁 세척 및 살균;
방사가 없음; 및
다기능(다중 모드들 및 적용들).
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 기계적 제거(TMA)의 프로세스의 간소화된 예시들인, 도 15a, 도 15b 및 도 15c가 이제 참조된다.
도 15a는 조직(1504)과 접촉하기 전의 팁 어레이(1502)의 간소화된 예시를 묘사한다.
도 15b는 조직(1504)과의 간단한 접촉 동안 도 15a의 팁 어레이(1502)의 간소화된 예시를 묘사한다. 접촉의 기간의 적어도 일부 동안, 팁 어레이는 선택적으로는 가열되고, 이에 의해 조직(1504)을 가열하고 조직(1504)에 구멍 자국(1506)들을 발생한다.
도 15c는 팁 어레이(1502)가 가열되고 조직(1504)과 접촉하는 동안 팁 어레이(1502)에 의해 형성되었던 구멍 자국(1506)들을 갖는 조직(1504)의 간소화된 예시를 묘사한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가열된 팁들을 적용함으로써 발생되는 다양한 효과들의 리스트(1602)의 간소화된 예시인, 도 16이 이제 참조된다.
리스트(1602)는 3 개의 효과들, 또는 치료 모드들을 열거하며, 이하를 포함한다 :
조직에 대한 제거 및/또는 기화 효과(1604). 기화 깊이는, 잠재적으로는 작업 파라미터들 및/또는 동일한 스폿(spot)에서의 치료 펄스들의 횟수에 의존하여, 비제한적인 예로서, 20 내지 500 미크론으로 변할 수 있다;
조직에 대한 비제거식 효과(1606)로서 이에 의해 조직의 외부 층은 기화되지 않는 반면 아래에 놓이는 홀들이 선택적으로 발생될 수 있다. 이러한 효과는 예컨대 피부를 치료하는 동안 일어날 수 있고, 여기서 기화하기 더 힘든 각막층은 기화되지 않는 반면, 더 높은 물 함량을 갖는 표피는 기화된다. 일부 실시예들에서, 상기 설명된 효과는 피부 치료 및 자체 밴드(self-bandage)를 발생하며, 즉 각질층은 치료되는 표피에 대한 커버로서 작용한다. 일부 실시예들에서, 상기 설명된 효과는 제거식 효과에 의한 것보다 더 짧은 기간 동안 선택적으로 달성된다; 및
조직의 투과 가능한 채널(1608)들의 발생, 투과 가능한 채널들은 조직 안으로의 약물들을 유입하는 역할을 할 수 있다.
치료 모드들의 유익(1610)이 또한 나열되며, 즉 치료 모드들은 적은 통증 또는 통증을 발생하지 않으며 따라서 잠재적으로는 진통제의 사용을 요구하지 않는다.
일부 실시예들에서, 투과 가능한 피부 또는 조직은 각질층의 기화 그리고 선택적으로는 응고가 없고 표피 아래에 손상을 발생하지 않는 일부 표피의 기화에 의해 발생된다.
일부 실시예들에서, 상기는 조직 가열 요소와 조직 사이의 접촉의 짧은 기간, 이를테면 비제한적인 예로서, 10 밀리초 미만, 또는 1 내지 200 밀리초 범위 미만의 기간에 의해 선택적으로 달성된다.
일부 실시예들에서, 상기는 조직 가열 요소의 팁의 날카로운 원위 단부를 사용함으로써 선택적으로 달성되며, 이를테면 비제한적인 예로서, 조직 가열 요소의 팁의 원위 단부의 폭은 150 미크론 미만, 또는 100 미크론 미만 또는 50 또는 20 미크론 미만이다.
일부 실시예들에서, 상기는 적어도 구리와 비교할 때, 비교적 낮은 열 전도를 갖는 팁을 사용함으로써 선택적으로 달성된다. 비제한적인 예로서, 팁은 스테인리스 강 및/또는 티타늄으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시예에 따른 다양한 치료 팁들을 사용하는 다양한 치료 모드들에서 치료되는 조직을 묘사하는 9 개의 횡단면 이미지들인, 도 17이 이제 참조된다.
도 17 은 이하를 묘사한다 :
각각 14 밀리초의 2 번의 가열 펄스들에 의해, 금으로 코팅된 구리 팁의 예시적인 실시예를 사용하여, 제거식 D-타입 팁에 의해 치료되었던 조직(1702)의 제 1 횡단면 이미지 및 조직(1702)에 형성된 구멍 자국;
각각 9 밀리초의 2 번의 가열 펄스들에 의해 제거식 D-타입 팁에 의해 치료되었던 조직(1704)의 제 2 횡단면 이미지 및 조직(1704)에 형성된 구멍 자국;
9 밀리초의 단일 가열 펄스에 의해 제거식 D-타입 팁에 의해 치료되었던 조직(1706)의 제 3 횡단면 이미지 및 조직(1706)에 형성되는 구멍 자국;
14 밀리초의 단일 가열 펄스에 의해, 금으로 코팅된 스테인리스 강 팁의 예시적인 실시예를 사용하여, 비제거식 S-타입 팁에 의해 치료되었던 조직(1708)의 제 4 횡단면 이미지 및 조직(1708)에 형성된 구멍 자국;
각각 9 밀리초의 2 번의 가열 펄스들에 의해 S-타입 팁에 의해 치료되었던 조직(1710)의 제 5 횡단면 이미지 및 조직(1710)에 형성된 구멍 자국;
9 밀리초의 단일 가열 펄스에 의해 투과 가능한 채널들을 발생하기 위해 S-타입 팁에 의해 치료되었던 조직(1714)의 제 6 횡단면 이미지 및 조직(1714)에 형성된 구멍 자국;
9 밀리초의 단일 가열 펄스에 의해 투과 가능한 채널들을 발생하기 위해 S-타입 팁에 의해 치료되었던 조직(1716)의 제 7 횡단면 이미지 및 조직(1716)에 형성된 구멍 자국; 및
9 밀리초의 단일 가열 펄스에 의해 투과 가능한 채널들을 발생하기 위해 S-타입 팁에 의해 치료되었던 조직(1718)의 제 8 횡단면 이미지 및 조직(1718)에 형성된 구멍 자국.
본 출원 및 청구항에서, 프로브 팁들은 또한 이하의 용어들을 사용하여 참조된다 :
~150 W/℃ m 초과의, 비교적 높은 열 전도성을 갖는 D-타입 팁;
~20 내지 150W/m℃와 같은 비교적 낮은 열 전도성을 갖는 S-타입 팁; 및
~20 내지 150 W/m℃와 같은 비교적 낮은 열 전도성을 갖는, 티타늄으로 만들어지고, 일반적으로 S-타입 팁과 유사한 T-타입 팁.
D-타입 팁은 잠재적으로는 제거식 기화, 치료 모드에 더 적합하다. S-타입 팁은 잠재적으로는 비제거식 치료 모드에 더 적합하다.
일부 코멘트(comment)들이 여기서 S-타입 비제거식 팁들의 사용에 관하여 이루어진다 :
일부 실시예들에서, 잠재적으로는 훨씬, 이중 펄스를 사용할 때, 각막층은 잠재적으로는 전체적으로 또는 부분적으로 제거되고, 이는 잠재적으로는 발생되는 구멍 자국에 대한 잠재적인 밴드로서 남아있는 각질층이 없는 제거식 효과를 초래한다;
일부 실시예들에서, 잠재적으로는 훨씬, 단일 펄스, 이를테면 S-타입 팁에 의해 이미지들(1714, 1716, 1718)을 발생하기 위해 사용되는 9 밀리초의 기간의 단일 펄스를 사용할 때, 약물 투과는, 잠재적으로는 약물들에 대한 배리어로서의 역할을 할 수 있는 응고 없이, 각질층 및 표피 양쪽의 세포들의 재구성에 의해 잠재적으로 가능하게 되는 것으로 여겨진다. 재구성은 잠재적으로는 치료된 피부를 통하는 약물 투과를 가능하게 한다.
일부 실시예들에서, 이를테면 S-타입 팁들이 날카로울 때, 예컨대 ~100 미크론 원위 직경을 가질 때, 날카로운 팁들은 9 밀리초의 펄스 기간이 사용될 때 각질층을 제거할 수 있다. 하지만, 제거식 효과가 발생하더라도, 발생되는 구멍 자국은 응고형 이차적 손상 경계들이 없는 것으로 보인다. 그 결과, 발생되는 구멍 자국은 잠재적으로는 비교적 긴 기간, 최대 3 시간, 또는 6 시간 또는 12 시간 동안 투과 가능하다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이(1802)의 간소화된 예시 및 팁들의 어레이(1802)의 설명(1804)인, 도 18이 이제 참조된다.
팁들의 어레이(1802)의 설명(1804)은 이하를 포함한다 :
팁들의 어레이(1802)는 금속 팁들의 어레이;
팁들의 어레이(1802)는 대략 100 미크론의 폭, 그리고 대략 50 미크론의 곡률 반경을 갖는 아주 작은 날카로운 피라미드형 팁들의 어레이이다. 다양한 실시예들에서, 팁 폭은 ~100 내지 1000 미크론의 범위일 수 있고, 팁의 곡률 반경은 ~ 50 미크론 내지 편평한 표면(무한 곡률 반경에 대응)의 범위일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 설명된 바와 같은 9 x 9 팁들을 포함하는 팁들의 어레이(1802)에 의해 발생되는 치료된 구역은 대략 1 평방센티미터인 것에 주의해야 한다.
일부 실시예들에서, 팁들의 어레이(1802)는 400℃의 온도로 가열될 수 있으며, 이는 CO2 레이저에 의해 조직을 치료할 때에 도달되는 온도와 유사하다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이와 선택적으로 사용되는 바코드(1902)의 간소화된 예시 및 팁들의 어레이와 연관되는 다른 선택적인 특징들의 설면(1904)인, 도 19가 이제 참조된다.
설명(1904)은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이와 연관된 선택적인 특징들을 포함한다 :
팁들의 어레이는 선택적으로는 치수들, 팁 형상, 개별 팁 확인 번호 등을 설명하기 위한 바코드를 선택적으로 포함할 수 있다;
팁들의 어레이 및/또는 바코드는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 수술 기화 및 조직 시스템 절개에서 내장 카메라(built-in camera)에 의해 감시될 수 있다. 감시는 바코드를 판독하고 시스템으로 파라미터들을 입력하기 위해 및/또는 팁들의 어레이가 조직 가까이에 있고 접촉할 때 팁들의 어레이를 디스플레이(display)하기 위해 사용될 수 있다;
일부 실시예들에서, 바코드는, 선택적으로 팁의 사용들의 횟수를 세는 역할을 하는, 팁의 확인을 위해 사용되고, 선택적으로는 특정 횟수 미만으로 팁의 사용들의 횟수를 제한하기 위해 사용된다. 팁의 사용들의 횟수의 제한은 높은 온도, 이를테면 400℃에서의 사용들의 특정 횟수 후에 팁의 코팅에 대한 잠재적인 장기간의 손상을 방지하기 위한 역할을 잠재적으로 할 수 있다. 팁들의 사용들의 횟수에 대한 제한은, 비제한적인 예로서, 15 회 사용들, 또는 3 내지 50 회의 사용들일 수 있다;
일부 실시예들에서, 바코드는 어떠한 팁이 어느 대상 또는 환자에 대하여 사용되는지를 기록하기 위해 사용된다. 비제한적인 예로서, 팁은 동일한 환자에게 몇몇 치료들을 위해 사용될 수 있지만, 일부 경우들에서는 다른 환자들에게는 사용되지 않을 수 있다;
일부 실시예들에서, 상기 언급된 카메라는, 이를테면 비제한적인 예로서, 사용 이후의 팁들의 깨끗함과 같은 팁들의 어레이의 자동 품질 체크(check), 팁 날카로움이 보존되었는지; 팁이 탄화되었는지; 어레이 내의 일부 팁들이 가능하게는 구부러졌는지의 체크를 수행할 수 있다;
팁들의 어레이는 선택적으로는 팁들의 어레이에 남아있을 수 있는 잔여물을 기화시키기에 충분히 높은 온도로 팁들의 어레이를 가열함으로써 자동으로 세척될 수 있고, 또한 팁들의 어레이는 살균된다;
팁들의 어레이는 선택적으로는 재사용 가능하다;
팁들의 어레이는 적어도 3,000 번의 열 펄스 및/또는 15 번의 얼굴 치료 세션(session)들에 대하여 양호하다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스(2002)의 간소화된 예시 및 핸드 피스(2002)와 연관된 선택적인 특징들의 설명(2004)인, 도 20이 이제 참조된다.
설명(2004)은 핸드 피스(2002)와 연관된 선택적인 특징들을 포함한다 :
잠재적으로는, 조직 임피던스와 관계없이 제어된 깊이에 이르는, 조직과의 접촉을 검출하고 접촉의 지점을 지나는 부가적인 전진을 측정하는 것에 의한, 절개의 선택적인 자동 깊이 제어를 기초로 하여 핸드 피스(2002)에 의한 수술의 정밀한 동작 제어;
핸드 피스(2002)는 조직의 열 수술 기화 및 절개를 위한 현재의 기구들에 비하여 작고 가볍다(예컨대 250 g);
핸드 피스(200)의 사용이 소음을 만들지 않는다;
일부 실시예에서, 핸드 피스(2002)의 사용은 광학을 요구하지 않는다;
일부 실시예에서, 핸드 피스(2002)의 사용은 액체들을 요구하지 않는다;
일부 실시예에서, 핸드 피스(2002)의 사용은 팬(fan)을 요구하지 않는다;
핸드 피스(2002) 형상, 크기, 중량은 많은 수술 위치들에 대한 용이한 접근을 제공한다;
핸드 피스(2002) 형상, 크기, 중량은 치료 위치의 양호한 가시성을 제공한다; 및
핸드 피스(2002)는 신속한 치료를 가능하게 한다. 비제한적인 예로서, 대략 1 ㎝ 길이의 수술 절개는, 100 미크론 깊이로, 대략 2 초에 수행될 수 있다. 이러한 예에서, 기화 팁의 반복율은, 피부 프락셔널 기화에서의 표면 제거의 경우와 유사한, 1 ㎐ 이다. 수 ㎜ 크기의 높이, 이를테면 비제한적인 예로서 0.5 내지 5 ㎜ 의 작은 병변들은 선택적으로는 1 분 미만 내에 기화된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 열 조직 기화 및 조직 절개를 위한 시스템(2102)의 간소화된 예시 및 시스템(2102)과 연관된 선택적인 특징들의 설명(2104)인, 도 21이 이제 참조된다.
설명(2104)은 시스템(2102)과 연관된 선택적인 특징들을 포함한다 :
시스템(2102)은 데스크탑(desktop) 시스템으로서 전개되기에 충분히 콤팩트할 수 있다;
일부 실시예들에서, 시스템 중량은 대략 1 내지 7 ㎏ 일 수 있다;
시스템(2102)은 휴대성을 위해 선택적으로는 휴대용 케이스로 접힐 수 있다;
시스템(2102)은 선택적으로는 자동 팁 교체를 위한 능력을 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 실험에서 치료되는 조직을 묘사하는 횡단면 이미지(2202, 2204)들 및 실험과 연관된 발견들의 설명(2206)을 포함하는, 도 22a 및 도 22b가 이제 참조된다.
도 22a는 조직의 각질층 및 표피의 기화에 의해 야기되는, 치료와 동일한 날인 "0 번째 날" 에 발생되는 바와 같은 구멍 자국(2203) 및 조직의 응고 부분(2205)의 이미지 (2202)를 묘사한다. 발견들의 설명(2206)은 또한 0 번째 날에는 부종 및 출혈이 검출되지 않았다는 것을 보고한다. 치료는 열의 단일 14 밀리초 펄스였다.
도 22b는 치료 후 7 일인, "7 번째 날"에, 도 22에 묘사된 조직의 이미지(2204)를 묘사한다. 이미지(2204)는 크러스트(crust)(2207)가 발생된 것을 도시하고, 표피 재생(2209)을 도시하고, 새로운 섬유아세포(fibroblast) 및 대식 세포(macrophage cell)를 갖는 150 미크론 x 50 미크론의 치수들을 갖는 틈(cleft)(2211)을 도시한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 치료, 즉 Tixel 을 프락셔널 CO2 레이저에 의한 치료와 비교하는 테이블(2302)인, 도 23이 이제 참조된다. 테이블(2302)은 발생되는 조직 구멍 자국당 동일한 에너지의 양을 전달하기 위한 상기 언급된 모드들에서, 피부의 치료들, 피부 구멍 자국 발생 또는 구멍 자국들의 기화를 비교한다 :
프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료의 구멍 자국당 에너지 밀도는 1 : 100;
0.1 밀리초의 프락셔널 CO2 레이저 펄스 기간에 대해 비교하면, 예의 Tixel 치료의 펄스 기간은 10 밀리초이며, 100 : 1 의 비;
프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료의 구멍 자국당 전달된 에너지는 동일함;
프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료의 발동되는 통증 느낌들의 횟수의 비는, 비제한적인 예로서, 1 : 81 인데, 이는 Tixel 치료가 수 밀리초 지속되는 한 번의 잠재적인 통증 사건 내에서, 예컨대 81 개의 구멍 자국들의 어레이를 선택적으로 발생할 수 있는 반면, CO2 레이저는 순차적으로 구멍자국들을 발생하여서, 81 번의 잠재적인 통증 발동이 각각 수 밀리초 지속되기 때문이다;
상업적인 프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료 시스템의 상기 치료들을 제공하기 위한 시스템들의 크기 비는 1 : 4;
상업적인 프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료 시스템의 상기 치료들을 제공하기 위한 시스템들의 비용의 비는 1 : 4;
상업적인 프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료 시스템의 상기 치료들을 제공하기 위한 시스템들의 시스템 중량의 비는 1 : 4;
상업적인 프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료 시스템의 상기 치료들을 제공하기 위한 시스템들의, 통상적으로 환자가 집에 머무는 시간인, 예상되는 다운 타임(downtime)의 비는 1 : 4;
상업적인 프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료 시스템의 치료의 예상되는 효능, 또는 종료 결과는 대략 동일;
상업적인 프락셔널 CO2 레이저 치료에 대해 비교한 Tixel 치료 시스템의 추정된 다기능성은, 더 많은 용도들 및 더 용이한 사용을 그 자체에 부가하는, 더 작은 크기 및 중량을 기초로 하여, 약 3 배이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이(2402) 및 치료 시스템(2404)의 간소화된 예시인, 도 24가 이제 참조된다.
도 24는 S-타입 팁(도시되지 않음); D-타입 팁(도시되지 않음); 및 T-타입 팁(도시되지 않음)인, 치료 시스템(2404)과 관련하여 제기될 수 있는 팁들의 3 가지 타입들의 3 개의 비제한적인 예들을 나열하는 텍스트(text)를 또한 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스(2502)의 간소화된 예시인, 도 25가 이제 참조된다.
핸드 피스(2502)는 예시적인 " 펜 형상" 또는 기다란 형상의 핸드 피스이고, 이는 예컨대 발생되는 구멍 자국들을 통하는 약의 도포, 또는 잇몸들의 절개를 발생하기 위해, 입의 잇몸들에 구멍 자국들의 발생과 같은, 더 타이트하고, 더 제한된 공간들에서의 작업을 위해 잠재적으로 적절하다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스(2602)의 간소화된 예시들인, 도 26a 내지 도 26d가 이제 참조된다.
핸드 피스(2602)는 기다랗고 얇으며 좁은 연장부를 포함하고, 이는 덮개(2604)로 명명되며, 덮개(2604)의 원위 단부에 치료 팁(2606)을 갖는다.
도 26a 및 도 26b는 핸드 피스(2602)의 세미 정면도 및 측면도를 도시한다.
도 26c는 전자 제어기(2608), 기계적 진동자(oscillator)(2610) 또는 진동 구동기(2610) 및 레이저 전달 섬유(2612)를 포함하는, 핸드 피스(2602)의 횡단면의 측면도를 도시한다.
도 26d는 도 26c에 도시되었던 핸드 피스(2602)의 횡단면의 세미 정면도를 도시한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스(2702)의 횡단면의 세미 정면도의 간소화된 예시인, 도 27이 이제 참조된다.
핸드 피스(2702)는, 덮개(2704)로 명명되며 대체 가능한 기다랗고 얇으며 좁은 연장부 및 상이한 형상의 팁(2708)들을 갖는 다양한 부가적인 연장부(2706)들을 포함한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 핸드 피스(2802)의 간소화된 예시인, 도 28이 이제 참조된다.
핸드 피스(2802)는, 잠재적으로는 집에서의 사용을 위해, 선택적으로는 자체 관리 피부 구멍 자국 발생을 위해 성형된다. 일부 실시예들에서, 핸드 피스(2802)에는, 잠재적으로는 구멍 자국이 형성된 피부를 통과하는 약물을 개선하기 위하여 피부 치료를 위해, 피부에 구멍 자국을 발생하기 위한 팁들의 어레이가 성형 및 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁(2902) 및 팁 베이스(2910)의 간소화된 예시 그리고 팁(2902)의 설명(2904)인, 도 29가 이제 참조된다.
팁(2902)은 팁의 곡률 반경(2906) 및 팁의 길이(2908)의 치수들에 의해 설명될 수 있다. 팁(2902)은 가열되고 높은 온도들에 이르는 기구의 부분이다. 일부 실시예들에서, 팁(2902)은 선택적으로는 중공형이다. 일부 실시예에서, 팁 베이스(2910)는 선택적으로는 중공형이다. 팁 베이스(2910)는 팁(2902)을 덮개(도시되지 않음)에 부착하는 역할을 한다.
팁(2902)의 설명(2904)은 0.3 밀리미터의 팁의 곡률 반경을 추정하는 예시적인 실시예의 설명을 포함한다. 일부 실시예들에서, 팁은 곡률 반경에 의해 규정된 형상을 갖지 않을 수 있고, 비제한적인 예로서, 0.3 밀리미터의 측정은 팁의 폭 또는 절반의 폭을 설명한다. 팁(2902)은 1 밀리미터의 길이를 갖는 것으로 또한 설명되며, 레이저 소스는 또한 10 와트 세기를 갖는 것으로 설명된다. 팁(2902)을 위하여 상이한 물질들을 사용하는 것은 팁(2902)을 500℃까지 가열하고 팁(2902)을 ~42℃까지, 또는 대략 체온으로 다시 냉각시키기 위한 상이한 시간들을 초래한다.
티타늄 팁을 사용하는 일부 실시예들에서, 가열 시간은, 잠재적으로는 원뿔형 엔벨로프의 두께에 역으로 의존하여, 선택적으로는 대략 30 내지 100 밀리초이고, 냉각 시간은 대략 20 밀리초이다.
텅스텐 팁을 사용하는 실시예에서, 가열 시간은 대략 3 내지 15 밀리초이고, 냉각 시간은 대략 3 밀리초이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁(3002)의 간소화된 예시 및 2 개의 테이블(3004, 3006)들인, 도 30이 이제 참조된다.
제 1 테이블(3004)은 치료 팁의 예시적인 실시예 및 또한 레이저 파워 그리고 치료 팁이 가열에 의해 상승되는 목표 온도를 설명하는데 사용되는 유닛들을 설명한다.
제 2 테이블(3006)은 3 개의 상이한 물질들, 티타늄, 텅스텐 및 구리의 팁들을 설명하는 유닛들 및 값들을 포함한다. 테이블(3006)의 값들은 이하를 포함한다 :
질량 밀도, 몰 질량(molar mass), 몰 열용량, 질량 열용량, 열 전도성, 열 손실, 열 확산율, 열용량, 타우(tau)-온도 손실 시간 상수, 열용량 시간, 확산 시간 및 5*타우. 도 29에 도시되었던 바와 같이, 레이저에 의해 가열되는 치료 팁의 열 반응 시간은 사용되는 금속의 타입에 의존한다. 높은 열 확산율 물질(제 2 테이블(3006) 참조)에 대하여, 열 반응 또는 완화 시간은 낮은 열 확산율 물질에 대한 것보다 더 짧다. 열 확산율은, 제 2 테이블(3006)에 도시된 바와 같이, 금속들의 질량 밀도, 열용량 및 열 전도에 의존한다. 제 1 테이블(3004)에서 나타낸 바와 같이, 팁 치수들은 잠재적으로는 기화 깊이 및 기간 양쪽에 영향을 미친다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁들의 어레이(3102)의 이미지인, 도 31이 이제 참조된다.
팁들의 어레이(3102)는 일부 피라미드형 팁(3104)들 및 일부 원추형 피라미드형 팁(3106)들을 포함한다. 원추형 팁들은 다른 팁들과 조직 사이의 접촉 없이 날카로운 팁들의 적용이 수술 절개에 사용되는 것을 가능하게 한다. 도 31에 묘사된 예시적인 실시예는 4 개의 순차적인 날카로운 팁들을 묘사하지만, 일부 실시예들에서, 4 개 초과 또는 미만의 날카로운 팁들, 예컨대 1 내지 100 개의 날카로운 팁들의 범위이고, 날카로운 팁들은 순차적이거나 순차적이지 않을 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 송아지의 간(3206)에 적용되는 열 수술 기화 및 조직의 절개를 위한 핸드 피스(3204)의 이미지(3202)인, 도 32a가 이제 참조된다.
도 32a는 열을 사용하여, 즉 송아지의 간과 접촉하는 팁(들)을 가열함으로써 송아지의 간(3206)으로의 절개를 위한 핸드 피스(3204)의 사용을 묘사한다. 선형 팁 어레이(이미지(3202)가 사진이 찍힌 방향 때문에 도 32b에서 보이지 않음)는 400℃의 대략 일정한 온도로 유지되었고 선택적으로는 13 ㎐ 의 주파수에서 진동되었다. 형성된 절개는 보기 어렵고, 타원(3208)에 의해 표시된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 송아지의 간(3216)에 적용되는 도 32a의 핸드 피스(3204)의 이미지(3212)인, 도 32b가 이제 참조된다. 도 32b에서, 팁들의 어레이는 냉간이거나, 또는 상온이다. 핸드 피스(3204)에 의해 송아지의 간(3216)에 절개가 이루어지지 않았고, 송아지의 간(3216)의 외양은 임의의 절개를 묘사하기 위해 의도되지 않는 것에 주의해야 한다. 도 32b의 예시적인 실시예에서, 가열되지 않을 때 팁들의 어레이는 절개를 발생하지 않는 것에 주의해야 한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가열된 선형 팁 어레이에 의해 절개된 송아지의 간의 이미지인, 도 32c가 이제 참조된다.
도 32c의 발생을 위해, 송아지 간 조직은, 절개 팁들의 상부 부분과 송아지 간 조직의 접촉을 회피하기 위해, 겸자(도시되지 않음)에 의해 한 쪽으로 당겨졌다.
도 32c는 진동하는 팁 어레이의 절개 품질을 나타낸다.
이미지(3232)는 절개(3238)를 에워싸는 타원(3240)을 묘사하고, 작은 응고 깊이 및 탄화의 부재에 의해, 출혈의 부재를 나타낸다.
절개(3238)는 이미지(3232)의 중심의 수직 절개(3238)로서 가시적으로 보인다. 절개는 탄화가 없고 절개(3239)의 가장자리들에 매우 얇은(~50 미크론) 흰색의 응고 라인(3239)이 있는 것을 도시한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 송아지의 간(3246)에 적용되는 도 32a의 팁들의 어레이(3244)의 이미지(3242)인, 도 32d가 이제 참조된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁(3302); 팁 홀더(3304) 및 테이블(3306)의 간소화된 예시인, 도 33이 이제 참조된다.
팁 홀더(3304)는 팁(3302)에 부착된다.
테이블(3306)은 팁(3302)의 가열과 연관되어 이루어진 계산을 설명한다. 테이블은 이하를 설명한다 :
0.3 밀리미터의 반경 및 1 밀리미터의 팁 길이를 갖는, 텅스텐으로 만들어진 원뿔 형상의 팁(3302); 4 밀리미터의 내부 반경, 그리고 및 6 밀리미터의 외부 반경 및 5 센티미터의 길이를 갖는 팁 홀더(3304) 또는 덮개; 팁(3302)과 홀더(3304) 사이의 완벽한 열 커플링을 갖고, 펄스당 0.21 줄의 열의 1000 펄스들을 가하고, 공기 또는 물로의 부가적인 열 손실들이 없는 것을 가정하고, 홀더의 온도 상승은 대략 9.5℃일 것이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 덮개 또는 홀더, 이를테면 도 33에 묘사된 홀더/덮개(3304)는 선택적으로는 기류에 의해 또는 유수(water flow)에 의해 능동적으로 냉각된다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 덮개 또는 홀더, 이를테면 도 33에 묘사된 홀더/덮개(3304)는 능동적으로 냉각되지 않는다. 능동적인 냉각을 사용하지 않는 실시예들은, 홀더가 단지 약간 가열될 수 있는, 예컨대 1 내지 5 분인, 단지 몇 분간 지속되는 수술 경우일 때 적절하다. 이러한 경우들은 잠재적으로는 일반적인데, 본 발명의 실시예를 사용하는 대부분의 수술 절개들은 비교적 신속하기 때문이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팁(3402); 팁 홀더(3404) 및 테이블(3406)의 간소화된 예시인, 도 34가 이제 참조된다.
팁 홀더(3404)는 팁(3402)에 부착된다.
테이블(3406)은 팁(3402)의 가열과 연관되어 이루어진 계산을 설명한다. 테이블은 이하를 설명한다 :
0.3 밀리미터의 반경 및 1 밀리미터의 팁 길이를 갖는, 텅스텐으로 만들어진 원뿔 형상의 팁(3302); 9.42 x 10-11 입방미터의 팁 볼륨, 5 센티미터의 길이를 갖는 팁 홀더(3304), 4 밀리미터의 내부 반경, 6 밀리미터의 외부 반경, 3.1416 입방 센티미터의 홀더 물질 볼륨, 입방 센티미터당 7.7 그램의 홀더 질량 밀도, 0.51 줄/(그램*K) 의 홀더 비열용량, 12.3 줄/K 의 전체 홀더 용량, 펄스당 0.12 줄의 열의 1000 펄스들의 적용, 및 120 줄의 가해지는 전체 에너지를 가정하고 - 팁 홀더에서 9.73 도 켈빈(Kelvin)의 온도 상승이 예상된다. 통상적으로 작업자는 휴식 없이 이러한 횟수의 펄스들을 사용하지 않을 것이며, 통상적으로 온도 상승은 연이은 200 내지 300 펄스들 동안 2 내지 3℃를 초과하지 않을 것이라는 것에 주의해야 한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조직 절개를 위한 방법의 간소화된 흐름도의 예시인, 도 35가 이제 참조된다.
도 35에 예시된 방법은 이하를 포함한다 :
조직의 열 절개를 위한 디바이스를 사용하는 단계(3502)로서, 이 단계는;
조직을 향하여 조직 가열 요소를 자동으로 전진시키는 단계(3504);
조직 가열 요소가 조직과 접촉하는 때를 자동으로 검출하는 단계(3506); 및
조직 가열 요소가 조직과 접촉하는 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 자동으로 제어하는 단계(3508)를 위한 것임.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조직의 구멍 자국을 기화시킴으로써 조직을 통하는 물질의 유입을 위한 방법의 간소화된 흐름도의 예시인, 도 36이 이제 참조된다.
도 36에 예시된 방법은 이하를 포함한다 :
조직의 열 절개를 위한 디바이스를 사용하는 단계(3602)로서, 이 단계는 ;
조직을 향하여 조직 가열 요소를 자동으로 전진시키는 단계(3604);
조직 가열 요소가 조직과 접촉하는 때를 자동으로 검출하는 단계(3606); 및
조직 가열 요소가 조직과 접촉하는 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 자동으로 제어하는 단계(3608)를 위한 것임.
용어들 "포함한다(comprises)", "포함(comprising)", "포함한다(includes)", "포함(including)", "갖는(having)" 및 이들의 활용은 "포함하지만 그에 제한되지 않음(including but not limited to)" 을 의미한다.
용어 "이루어지는(consisting of)" 는 "포함하지만 그에 제한되지 않음" 을 의미한다.
용어 "본질적으로 이루어지는(consisting essentially of)" 은 조성, 방법 또는 구조는 부가적인 성분들, 단계들 및/또는 부분들을 포함할 수 있지만, 오로지 부가적인 성분들, 단계들 및/또는 부분들이 청구된 조성, 방법 또는 구조의 기본적이고 진보적인 특징들을 실질적으로 바꾸지 않을 때만 가능하다.
본원에 사용되는 바와 같은, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥이 명백하게 달리 언급되지 않는다면 복수 참조들을 포함한다. 예컨대, 용어 "화합물(a compound)" 또는 "하나 이상의 화합물(at least one compound)" 은, 이들의 혼합물들을 포함하는 복수의 화합물들을 포함할 수 있다.
본 출원에 걸쳐, 본 발명의 다양한 실시예들은 범위 포맷(range format)으로 나타낼 수 있다. 범위 포맷의 설명은 단지 편의 및 간결성을 위한 것임이 이해되어야 하고 본 발명의 범주의 가변적이지 않은 제한으로서 이해되지 않아야 한다. 따라서, 범위의 설명은 구체적으로 개시된 모든 가능한 하위 범위들 뿐만 아니라 이 범위 내의 개별적인 수치적 값들을 갖는 것으로 고려되어야 한다. 예컨대, 1 내지 6 과 같은 범위의 설명은 구체적으로 개시된 하위 범위들, 이를테면, 1 내지 3, 1 내지 4, 1 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 6, 3 내지 6 등; 뿐만 아니라 이 범위 내의 개별 숫자들, 예컨대, 1, 2, 3, 4, 5 및 6 을 갖는 것으로 고려되어야 한다. 이는 범위의 넓음과 관계없이 적용된다.
수치적 범위가 본원에 나타날 때마다, 표시된 범위 내의 임의의 인용된 숫자(분수 또는 정수)를 포함하는 것을 의미한다. 어구들 처음 표시한 수와 부 번째로 표시한 수 "사이의 범위/범위들(ranging/ranges between)" 그리고 처음 표시한 수 "로부터" 두 번째로 표시한 수 "까지"의 "범위/범위들" 은 본원에서 상호 교환 가능하게 사용되고 처음 표시된 수와 두 번째 표시된 수 그리고 이들 사이의 모든 분수 및 정수 숫자들을 포함하는 것을 의미한다.
자명함을 위해 별개의 실시예들의 문맥에서 설명된, 본 발명의 특정 특징들은 또한 단일 실시예에서 조합되어 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 반대로, 간결함을 위해, 단일 실시예의 문맥에서 설명된, 본 발명의 다양한 특징들은 별개로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 또는 본 발명의 임의의 다른 설명된 실시예에 적절하게 또한 제공될 수 있다. 다양한 실시예들의 문맥에서 설명된 특정 특징들은, 실시예가 이러한 요소들 없이 작동 불가하지 않다면, 이러한 실시예들의 본질적인 특징들로서 고려되지 않아야 한다.
본 발명이 그의 특정 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 많은 대안들, 수정들 및 변형들이 당업자에게 자명할 것이 분명하다. 따라서, 첨부된 청구항들의 사상 및 광의적인 범주 내에 속하는 모든 이러한 대안들, 수정들 및 변형들을 포괄하는 것이 의도된다.
본 명세서에서 언급된 모든 공보들, 특허들 및 특허 출원들은, 각각의 개별적인 공보, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 인용에 의해 본원에 포함되는 것이 지시된 것과 같이 동일한 정도로, 본 명세서에 인용에 의해 그 전체가 본원에 포함된다. 게다가, 본 출원의 임의의 참조의 인용 또는 연관은 이러한 참조가 본 발명에 대해 종래 기술로서 이용 가능한 것에 대한 승인으로서 해석되어서는 안된다. 섹션 제목들이 사용되지만, 이들은 반드시 그러한 정도로 제한되어서는 안된다.

Claims (34)

  1. 조직의 열 절개를 위한 디바이스(device)로서,
    조직 가열 요소;
    조직을 향하여 상기 조직 가열 요소를 전진시키고 조직으로부터 상기 조직 가열 요소를 후퇴시키는 진동형 메커니즘(oscillatory mechanism);
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기; 및
    상기 조직 가열 요소의 가열을 제어하는 열 제어기를 포함하고,
    상기 조직 가열 요소를 위한 열 제어기는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 제어하는, 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소는 :
    금속; 및
    생체 적합한 코팅(bio-compatible coating)으로 코팅된 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함하는, 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 가열하는 레이저; 및
    상기 레이저의 출력을 조직 가열 요소로 전도하는 광 섬유를 더 포함하는, 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소는 :
    사파이어(sapphire);
    금속; 및
    생체 적합한 코팅(bio-compatible coating)으로 코팅된 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함하는, 디바이스.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소는 레이저로부터 방출되는 광 에너지에 대해 불투명한 물질을 포함하는, 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 가열하는 레이저; 및
    상기 레이저의 출력을 조직으로 전도하는 광 섬유를 더 포함하고,
    상기 광 섬유의 팁(tip)은 조직으로 열을 전달하고, 이에 의해, 가열 요소를 포함하는, 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 가열하는 전기 전도 소자(electric conducting element)를 더 포함하는, 디바이스.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소는 전기 전도 소자를 포함하는, 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하기 위한 검출기는 상기 조직 가열 요소의 전진에 대한 기계적 임피던스(mechanical impedance)를 측정하는 검출기를 포함하는, 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 조직을 향하여 전진시키고 조직 가열 요소를 조직으로부터 후퇴시키는 진동형 메커니즘은 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기가 조직 가열 요소가 조직과 접촉하는 것을 검출하는 곳을 지나서 0 내지 20 밀리미터 범위의 거리로 조직을 향하여 조직 가열 요소를 전진시키도록 배열되는, 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 조직을 향하여 전진시키고 조직 가열 요소를 조직으로부터 후퇴시키는 상기 진동형 메커니즘은 전기 모터(motor)를 포함하는, 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기는 전기 모터로의 전류를 측정하는 검출기를 포함하는, 디바이스.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 조직을 향하여 전진시키고 조직 가열 요소를 조직으로부터 후퇴시키는 상기 메커니즘은 선형 전기 모터를 포함하는, 디바이스.
  14. 조직을 절개하기 위한 방법으로서,
    조직의 열 절개를 위한 디바이스를 사용하는 단계를 포함하며, 상기 단계는;
    조직을 향하여 조직 가열 요소를 자동으로 전진시키는 단계;
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계; 및
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 상기 조직 가열 요소의 가열을 자동으로 제어하는 단계를 위한 것인, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 조직과의 접촉 지점으로부터 측정되는 바람직한 거리로 조직 가열 요소를 자동으로 전진시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 조직과의 접촉으로부터 조직 가열 요소를 자동으로 후퇴시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 안으로의 누적된 전진의 바람직한 깊이를 달성하기 위해 복수의 횟수로 조직 가열 요소를 자동으로 전진 및 후퇴시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 안으로의 절개를 달성하기 위해 복수의 횟수로 조직 가열 요소를 전진 및 후퇴시키는 단계 동안, 상기 조직에 대하여 측방으로 조직 가열 요소를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계는 전기 모터로의 전류를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계는 조직 가열 요소의 전진의 레이트(rate)를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소의 전진의 레이트를 측정하는 단계는 조직 가열 요소의 전진을 측정하는 단계 및 전진의 기간으로 전진을 나눔으로써 레이트를 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 가열하는 단계는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계 이후에만 시작되도록 제어되는, 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 가열하는 단계는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계 이후 바람직한 시간 기간에 시작하도록 제어되는, 방법.
  24. 제 14 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소를 가열하는 단계는 바람직한 시간 기간 동안 지속되고 그 후 정지되도록 제어되는, 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 조직을 가열하기 위한 바람직한 시간 기간은 조직의 바람직한 볼륨(volume)을 기화시키기 위해 요구되는 열의 양을 기초로 하여 계산되는, 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    조직의 바람직한 볼륨을 기화시키기 위해 요구되는 열의 양은 조직과 접촉하는 조직 가열 요소의 단면적에 조직 안으로의 조직 가열 요소의 전진 및 조직으로부터 조직 가열 요소의 후퇴의 단일 라운드(round)에서 구멍 자국(crater)에 대해 요구되는 깊이를 곱한 것을 기초로 하여 계산되는, 방법.
  27. 제 14 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직의 열 절개를 위한 디바이스는 조직 가열 요소를 가열하기 위한 레이저, 그리고 조직 가열 요소로 레이저의 출력을 전도하기 위한 광 섬유를 포함하고, 여기서 조직 가열 요소의 가열을 자동으로 제어하는 단계는 레이저가 출력을 발생하는 것을 야기하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 조직의 구멍 자국을 기화시킴으로써 상기 조직을 통하는 물질의 유입을 위한 디바이스로서,
    조직 가열 요소;
    상기 조직 가열 요소를 조직을 향하여 전진시키는 메커니즘;
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 검출하는 검출기; 및
    상기 조직 가열 요소의 가열을 제어하는 열 제어기를 포함하고,
    상기 조직 가열 요소를 위한 열 제어기는 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 제어하는, 디바이스.
  29. 조직의 구멍 자국을 기화시킴으로써 상기 조직을 통하는 물질의 유입을 위한 방법으로서,
    조직의 열 절개를 위한 디바이스를 사용하는 단계를 포함하며, 상기 단계는;
    조직을 향하여 조직 가열 요소를 자동으로 전진시키는 단계;
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때를 자동으로 검출하는 단계; 및
    상기 조직 가열 요소가 조직과 접촉할 때의 검출을 기초로 하여 조직 가열 요소의 가열을 자동으로 제어하는 단계를 위한 것인, 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    치유에 의한 폐쇄 이전에, 상기 물질의 유입에 대해 구멍 자국이 개방된 채로 남아있는 기간은 1 시간 초과인, 방법.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소와 조직과의 접촉 시간은 10 밀리초보다 더 짧게 자동으로 유지되는, 방법.
  32. 제 29 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소의 팁의 원위 단부(distal end)의 폭은 150 미크론 미만인, 방법.
  33. 제 29 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조직 가열 요소의 팁은 스테인리스 강 및 티타늄으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함하는, 방법.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 기간은 6 시간 초과인, 방법.
KR1020177010084A 2014-09-15 2015-09-10 조직의 열 수술 기화 및 절개를 위한 방법 및 디바이스 KR20170058972A (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462050244P 2014-09-15 2014-09-15
US62/050,244 2014-09-15
ILPCT/IL2014/051103 2014-12-16
PCT/IL2014/051103 WO2015092791A2 (en) 2013-12-18 2014-12-16 Devices and methods for tissue vaporization
US201562103746P 2015-01-15 2015-01-15
US62/103,746 2015-01-15
PCT/IL2015/050925 WO2016042547A1 (en) 2014-09-15 2015-09-10 Methods and devices for thermal surgical vaporization and incision of tissue

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170058972A true KR20170058972A (ko) 2017-05-29

Family

ID=55532640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177010084A KR20170058972A (ko) 2014-09-15 2015-09-10 조직의 열 수술 기화 및 절개를 위한 방법 및 디바이스

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3193758A1 (ko)
JP (1) JP2017536142A (ko)
KR (1) KR20170058972A (ko)
CN (1) CN107205771A (ko)
IL (1) IL251151A0 (ko)
WO (1) WO2016042547A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2761998T3 (es) 2009-07-27 2020-05-21 Novoxel Ltd Dispositivo para vaporización de tejido
CN105939684B (zh) 2013-12-18 2020-06-09 诺服塞尔有限公司 汽化组织的设备及方法
EP3838208A1 (en) 2014-09-15 2021-06-23 Novoxel Ltd. Methods and devices for thermal tissue vaporization and compression
CN107412957B (zh) * 2017-07-12 2019-09-10 华东师范大学 一种基于光热纳米材料的光热治疗探头
USD903132S1 (en) 2017-10-30 2020-11-24 Novoxel Ltd. Device for skin treatment
USD903133S1 (en) 2017-12-13 2020-11-24 Novoxel Ltd. Device for skin treatment
CN109116468B (zh) * 2018-11-26 2019-02-22 中聚科技股份有限公司 一种用于激光治疗的末端带光热材料的光纤及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4736743A (en) * 1986-05-12 1988-04-12 Surgical Laser Technology, Inc. Vaporization contact laser probe
WO1997007734A1 (en) * 1995-08-29 1997-03-06 Spectrx, Inc. Microporation of human skin for drug delivery and monitoring applications
US5498258A (en) 1994-09-13 1996-03-12 Hakky; Said I. Laser resectoscope with laser induced mechanical cutting means
DK1563788T3 (da) 1995-08-29 2015-05-11 Nitto Denko Corp Mikroperforering af human hud til stofindgift og overvågningsformål
US5899915A (en) * 1996-12-02 1999-05-04 Angiotrax, Inc. Apparatus and method for intraoperatively performing surgery
US6383179B1 (en) 1999-08-11 2002-05-07 Ceramoptec Industries Inc. Diode laser scalpel
CA2483094C (en) 2002-04-25 2011-03-15 Tyco Healthcare Group, Lp Surgical instruments including mems devices
JP2005536272A (ja) * 2002-08-21 2005-12-02 ネオサーミア・コーポレイション 最小侵襲で無損傷の組織回収
AU2006268238A1 (en) 2005-07-11 2007-01-18 Medtronic Ablation Frontiers Llc Low power tissue ablation system
US20100121307A1 (en) * 2007-08-24 2010-05-13 Microfabrica Inc. Microneedles, Microneedle Arrays, Methods for Making, and Transdermal and/or Intradermal Applications
US8882753B2 (en) * 2008-07-14 2014-11-11 Syneron Medical Ltd Devices and methods for percutaneous energy delivery
US20110087202A1 (en) 2009-04-07 2011-04-14 Lumenis Ltd. Tissue treatment apparatus and methods
ES2761998T3 (es) 2009-07-27 2020-05-21 Novoxel Ltd Dispositivo para vaporización de tejido
US8906008B2 (en) * 2012-05-22 2014-12-09 Covidien Lp Electrosurgical instrument

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017536142A (ja) 2017-12-07
EP3193758A1 (en) 2017-07-26
IL251151A0 (en) 2017-04-30
WO2016042547A1 (en) 2016-03-24
CN107205771A (zh) 2017-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11291498B2 (en) Methods and devices for thermal tissue vaporization and compression
KR20170058972A (ko) 조직의 열 수술 기화 및 절개를 위한 방법 및 디바이스
US7494488B2 (en) Facial tissue strengthening and tightening device and methods
US20080194999A1 (en) Ultrasonic treatment apparatus and treatment method
US10327832B2 (en) Methods and devices for tissue ablation
JP2007528239A (ja) 組織除去装置およびその方法
US20170281256A1 (en) Methods and devices for thermal surgical vaporization and incision of tissue
JPH10211209A (ja) 医療用治療装置
US20140121656A1 (en) Nerve and soft tissue cutting device
US20140276741A1 (en) Peak plasma blade for soft tissue decompression
JP2012105766A (ja) 医療用術具
WO2009090645A2 (en) Disposable hand piece for dental surgical laser
WO2016143793A1 (ja) 医療用処置具及び医療用処置装置
Fuchs et al. Fundamentals of Nd: YAG laser applications