KR20190089176A - 미용 치료용 시스템 및 방법 - Google Patents

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존 쥐 달리
로버트 이 맥키니
스콧 알 마라블
매튜 디 호크
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도미니언 에스테틱 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

여기에서는, 하우징, 하우징 내에 위치되고 복수의 전자기 방사선(EMR) 소스를 갖는 전자기 어레이로서, 각각의 EMR 소스는 EMR 소스 중 다른 EMR 소스에 의해 발생된 EMR 빔의 파장과는 상이한 파장을 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성되는 것인, 전자기 어레이, EMR 빔을 치료 영역으로 지향시키기 위해 EMR 소스의 2개 이상을 동작시키도록 어레이와 전자 통신하는 제어기, 및 제어기가 피드백에 응답하여 다기능 시스템의 적어도 하나의 동작 조건을 조정하게 하기 위해 규정된 파라미터에 기초하여 제어기에 피드백을 제공하도록 제어기와 전자 통신하는 센서를 포함하는 다기능 미용 시스템이 제공된다.

Description

미용 치료용 시스템 및 방법
관련 출원
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기술분야
본 개시내용은 일반적으로 미용 치료 시스템(aesthetic treatment systems)에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 다기능 미용 치료 시스템에 관한 것이다.
레이저는 1970년대에 상업적으로 이용 가능하게 된 이래로 의료 시술에 적용되어 왔다. 일반적으로, 미용 레이저는 예를 들어, 피부 치료 및 바디 스컬팅(body sculpting)과 같은 침습성, 최소 침습성 및 비침습성 미용 시술을 위해 사용된다. 그러나, 광범위한 파장 및 전력 레벨을 갖고, 50개 초과의 상이한 치료 프로토콜이 통상적이다. 통상적으로, 단일 레이저 시스템이 단일 의료 디바이스 내에 패키징된다. 따라서, 통상적으로, 미용 개업의는 다양한 시술을 수행하기 위해 다수의 레이저 미용 치료 시스템을 필요로 할 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 의사는 예를 들어, 피부 절제/박리(skin ablation/peeling), 주름 감소(wrinkle reduction), 과다색소침착(hyper pigmentation), 주사(rosacea), 여드름(acne), 기태(mole) 제거, 피부 토닝(skin toning), 정맥 치료(vein treatments), 바디 스컬팅(body sculpting), 제모(hair removal), 문신 제거(tattoo removal) 등과 같은 상이한 치료 프로토콜을 필요로 하는 시술을 수행하기 위해 4개, 5개, 6개, 7개, 15개, 또는 그보다 많은 레이저 미용 시스템을 필요로 할 수도 있다.
종래의 미용 레이저 시스템은 낮은 효율을 갖기 때문에, 대형 전원 및 냉각 시스템을 필요로 한다. 예를 들어, 몇몇 종래의 레이저 미용 시스템은 대형 플래시램프 펌핑형 레이저(flashlamp pumped lasers)를 구비하여 종종 100 lbs 초과의 중량이다. 다이오드 펌핑형 고상 레이저(Diode pumped solid state lasers)는 더 효율적이고 다소 더 소형이지만, 고가이고 유지 보수 문제를 갖는다. 직접 다이오드 레이저가 효율 및 잠재적인 저비용을 제공하지만, 높은 암페어 전력, 냉각, 및 열악한 빔 품질에 대한 요구가 이들의 용례를 제한하고 있다.
일 실시예에서, 다기능 미용 시스템이 제공된다. 시스템은 하우징을 포함한다. 시스템은 하우징 내에 위치되고 복수의 전자기 방사선(EMR) 소스를 갖는 전자기 어레이로서, 각각의 EMR 소스는 EMR 소스 중 다른 EMR 소스에 의해 발생된 EMR 빔의 파장과는 상이한 파장을 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성되는 것인, 전자기 어레이를 또한 포함한다. 시스템은 EMR 빔을 치료 영역으로 지향시키기 위해 EMR 소스의 2개 이상을 동작시키도록 어레이와 전자 통신하는 제어기를 또한 포함한다. 시스템은 제어기가 피드백에 응답하여 다기능 시스템의 적어도 하나의 동작 조건을 조정하게 하기 위해, 규정된 파라미터에 기초하여 제어기에 피드백을 제공하도록 제어기와 전자 통신하는 센서를 또한 포함한다.
몇몇 실시예에서, 하우징은 휴대형으로 구성된다. 몇몇 실시예에서, EMR 소스는 EMR 소스에 의해 발생된 파장의 조합의 맞춤화를 제공하도록 어레이 내에서 모듈식으로 교체 가능하다. 몇몇 실시예에서, 각각의 EMR 소스는 적외선 파장, 가시광 파장, 또는 자외선 파장 중 어느 하나를 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 제어기는 2개 이상의 EMR 소스로부터 EMR 빔을 방출하도록 동시에, 순차적으로, 또는 교번하는 패턴으로 상기 2개 이상의 EMR을 동작시키도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 제어기는 치료 영역을 치료적으로 허용 가능한 온도로 유지하기 위해 적어도 하나의 동작 조건을 조정하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 제어기는 치료 영역 상에 충돌하는 냉각 기류의 유량, 치료 영역 상에 충돌하는 냉각 기류의 온도, 치료 영역과 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 냉각 장치 사이의 간격, EMR 빔의 파워, 치료 영역에 대한 EMR 빔의 스캐닝 속도, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 조정하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 센서는 온도 센서를 포함하고, 피드백은 치료 영역의 온도를 나타내는 온도 데이터를 포함하고, 적어도 하나의 조정된 동작 조건은 방출된 EMR 빔 파워이다. 몇몇 실시예에서, 센서는 온도 센서를 포함하고, 피드백은 치료 영역의 온도를 나타내는 온도 데이터를 포함하고, 적어도 하나의 조정된 동작 조건은 치료 영역 상으로 지향된 냉각 기류의 유량이다. 몇몇 실시예에서, 센서는 온도 센서를 포함하고, 피드백은 치료 영역의 온도를 나타내는 온도 데이터를 포함하고, 적어도 하나의 조정된 동작 조건은 치료 영역과 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 냉각 장치 사이의 간격이다. 몇몇 실시예에서, 센서는 치료 영역에 접촉하지 않고 피드백을 제공하도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 치료 영역으로 EMR을 지향지키는 EMR 경로를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 경로는 2개 이상의 상이한 파장에 의해 타겟 영역의 동시 조명을 허용하기 위한 2개 이상의 광학적으로 분리된 출력 파이버(output fiber)를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키도록 경로로부터 수신된 EMR 빔을 수정하기 위해 경로와 광학적으로 결합된 디바이스를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 디바이스는 팽창된 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키도록 EMR 빔을 팽창시키기 위한 광학 요소를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 디바이스는 치료 영역 아래의 피하(subsurface) 치료 영역 내에서 EMR 빔의 팽창을 방지하도록 팽창된 빔을 포커싱하기 위한 프레넬 렌즈를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 디바이스는 경로와 복수의 출력 빔을 발생하기 위한 디바이스 사이에 광학적으로 결합된 빔 스플리터를 또한 포함하고, 복수의 출력 빔은 치료 영역 상에 개별적으로 충돌하고 치료 영역 아래의 사전결정된 거리에서 중첩하여 피하 치료 영역을 치료하도록 디바이스에 의해 방출된다. 몇몇 실시예에서, 디바이스는 복수의 출력 빔을 발생하기 위한 EMR 경로의 복수의 광학적 개별 부분과 광학적으로 결합되고, 복수의 출력 빔은 치료 영역 상에 개별적으로 충돌하고 치료 영역 아래의 사전결정된 거리에서 중첩하여 피하 치료 영역을 치료하도록 디바이스에 의해 방출된다. 몇몇 실시예에서, 어레이는 경로의 광학적 개별 부분에 의해 디바이스로 지향되기 위해 동일한 파장을 갖는 EMR 빔을 발생하도록 각각 구성된 EMR 소스 중 적어도 2개를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 디바이스는 치료 영역과 연계된 피드백을 제공하기 위한 센서와 결합된다. 몇몇 실시예에서, 디바이스는 EMR 빔을 방해하지 않고 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 디바이스는 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키고, 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키고, 치료 영역과 접촉하지 않고 치료 영역과 연계된 센서 피드백을 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 EMR 빔을 치료 영역 상으로 지향시키도록 디바이스를 위치설정하기 위해, 하우징과 제1 단부에서 결합되고 디바이스와 제2 단부에서 결합되는 장치를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 장치는 디바이스를 위치설정하기 위한 관절형 아암을 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 장치는 치료 영역에 대해 디바이스를 위치설정하기 위해 장치의 이동을 명령하기 위한 신호를 제어기로부터 수신하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 장치는 센서로부터 제어기에서 수신된 피드백에 응답하여 제어기로부터 신호를 수신하도록 구성되고, 센서는 위치 센서를 포함하고, 피드백은 치료 영역에 대한 디바이스의 위치를 나타내는 위치 데이터를 포함하고, 적어도 하나의 조정된 동작 조건은 디바이스의 위치이다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 동작 중에 EMR 소스 또는 냉각 기류 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 냉각기를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 동작 중에 EMR 소스 또는 냉각 기류 중 적어도 다른 하나를 냉각하기 위한 제2 냉각기를 또한 포함한다.
다른 실시예에서, 다기능 시스템을 사용하는 미용 치료 방법이 제공된다. 방법은 하우징 내에 위치된 전자기 어레이와 전자 통신하는 제어기에 의해, 각각의 EMR 소스에 의해 발생된 EMR 빔을 치료 영역으로 지향시키도록 2개 이상의 전자기 방사선(EMR) 소스를 동작시키는 단계로서, 각각의 EMR 소스는 EMR 소스 중 다른 EMR 소스에 의해 발생된 EMR 빔의 파장과는 상이한 파장을 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성되는 것인, 동작 단계를 포함한다. 방법은 제어기와 전자 통신하는 센서에 의해, 규정된 파라미터에 기초하여 제어기에 피드백을 제공하는 단계를 또한 포함한다. 방법은 제어기에 의해, 피드백에 응답하여 다기능 시스템의 적어도 하나의 동작 조건을 조정하는 단계를 또한 포함한다.
몇몇 실시예에서, 각각의 EMR 소스는 적외선 파장, 가시광 파장, 또는 자외선 파장 중 어느 하나를 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 동작 단계는 치료 영역에서 치료적으로 허용 가능한 온도를 유지하기 위해 2개 이상의 EMR 소스로부터 EMR 빔을 방출하도록 동시에, 순차적으로, 또는 교번하는 패턴으로 2개 이상의 EMR을 동작시키는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 조정 단계는 치료 영역을 치료적으로 허용 가능한 온도로 유지하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 치료 영역을 치료적으로 허용 가능한 온도로 유지하는 단계는 치료 영역 상에 충돌하는 냉각 기류의 유량, 치료 영역 상에 충돌하는 냉각 기류의 온도, 치료 영역과 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 냉각 장치 사이의 간격, EMR 빔의 파워, 치료 영역에 대한 EMR 빔의 스캐닝 속도, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 방법은 EMR 빔을 EMR 경로를 따라 치료 영역 상으로 지향시키는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 방법은 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키기 위해 경로와 광학적으로 결합된 디바이스 내의 EMR 빔을 수정하는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수정 단계는 디바이스의 광학 요소에 의해, 팽창된 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키도록 EMR 빔을 팽창시키는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수정 단계는 프레넬 렌즈에 의해, 치료 영역 아래의 피하 치료 영역 내의 EMR 빔의 팽창을 방지하도록 팽창된 빔을 포커싱하는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수정 단계는 경로와 디바이스 사이에 광학적으로 결합된 빔 스플리터에 의해, 복수의 출력 빔을 발생하도록 EMR 빔을 분할하는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수정 단계는 디바이스에 의해, 치료 영역 상에 개별적으로 충돌하고 치료 영역 아래의 사전결정된 거리에서 중첩하여 피하 치료 영역을 치료하도록 복수의 출력 빔을 방출하는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수정 단계는 복수의 출력 빔을 발생하도록 EMR 경로의 복수의 광학적 개별 부분과 디바이스를 광학적으로 결합하는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수정 단계는 디바이스에 의해, 치료 영역 상에 개별적으로 충돌하고 치료 영역 아래의 사전결정된 거리에서 중첩하여 피하 치료 영역을 치료하도록 복수의 출력 빔을 방출하는 단계를 또한 포함한다.
몇몇 실시예에서, 방법은 경로의 광학적 개별 부분에 의해 디바이스로, 동일한 파장을 갖는 적어도 2개의 EMR 빔을 지향시키는 단계를 또한 포함하고, 어레이는 동일한 파장을 갖는 적어도 2개의 EMR 빔을 발생하도록 각각 구성된 적어도 2개의 EMR 소스를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 방법은 디바이스를 통해, EMR 빔을 방해하지 않고 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 디바이스에 의해, 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키는 단계, 디바이스를 통해, 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 단계, 및 센서에 의해, 제어기에 피드백을 제공하는 단계는 디바이스 또는 센서를 치료 영역에 접촉시키지 않고 수행된다. 몇몇 실시예에서, 조정 단계는 제어기에 의해, 치료 영역에 대해 EMR 빔을 위치설정하기 위해 하우징과 결합된 장치의 이동을 제어하는 단계를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 조정 단계는 EMR 빔을 재배치하기 위해 피드백에 응답하여 장치를 이동시키는 단계를 또한 포함한다.
예시적인 비한정적인 실시예가 첨부 도면과 함께 취한 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다기능 시스템을 도시하고 있는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 시스템의 전자기 방사선 방출 구성요소의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다기능 시스템의 빔 합성기의 내부도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 EMR 드라이버를 포함하는 다기능 시스템의 전력 및 제어 전자 기기의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 시스템의 냉각 시스템의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다기능 시스템의 냉각 장착부의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다기능 시스템의 냉각 시스템의 냉매 유닛의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2 자유도 위치설정 장치의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 6 자유도 위치설정 장치의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 피하 온도 예측 시스템의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 EMR 파장의 예측된 침투 깊이를 도시하고 있는 인간 조직 프로파일이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 디바이스를 포함하는 다기능 시스템의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 디바이스의 FET 회로의 개략도이다.
도 14a는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 개별 출력 경로를 제공하기 위한 파이버 합성기의 사시도이다.
도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 도 14a의 파이버 합성기의 상세도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 분할된 각형성된 EMR 빔 전달을 갖는 디바이스의 단면도이다.
도 16a는 본 발명의 실시예에 따른 빔 성형 광학계를 갖는 디바이스의 단면도이다.
도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 조정 가능한 광학 요소를 갖는 도 16a의 디바이스의 단면도이다.
도 16c는 본 발명의 실시예에 따른 부가의 광학 요소를 갖는 도 16a의 디바이스의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 센서를 갖는 디바이스의 사시도이다.
다양한 예시적인 실시예가 몇몇 예시적인 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 이하에 더 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 개시내용은 다수의 상이한 형태로 실시될 수도 있고 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예에 한정되는 것으로서 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 예시적인 실시예는 본 개시내용이 철저하고 완전할 것이도록, 그리고 당 기술 분야의 숙련자들에게 본 개시내용의 범주를 완전히 전달할 것이도록 제공된다. 도면에서, 층 및 구역의 크기 및 상대 크기는 명료화를 위해 과장되어 있을 수도 있다. 유사한 도면 부호는 전체에 걸쳐 유사한 요소를 나타낸다.
달리 정의되지 않으면, 기술 및 과학 용어를 포함하여, 본 명세서에 사용된 모든 용어는 본 개시내용이 속하는 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 예를 들어, 요소가 다른 요소와 "동작식으로 결합되는" 것으로서 언급될 때, 2개의 요소는 하나로부터 다른 하나로의 전기 및/또는 광학 통신을 허용하는 방식으로 결합된다.
본 개시내용의 실시예는 일반적으로 다기능 미용 시스템을 제공한다. 특히, 몇몇 실시예에서, 본 개시내용의 시스템은 적어도 2개의 전자기 방사선(electromagnetic radiation: EMR) 소스 및 적어도 2개의 소스에 의해 방출된 전자기 방사선 빔을 합성하기 위한 빔 합성기를 포함할 수 있다. 이 방식으로, 다기능 미용 시스템은 단일의 출력 디바이스를 통해 전자기 방사선의 다중 파장을 방출할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다중 파장은 동시에, 교번하는 펄스로, 그리고/또는 순차적으로 방출될 수 있어 다중 치료가 동일한 다기능 미용 시스템에 의해 수행되는 것을 허용한다. 몇몇 실시예에서, 다중 치료는 순차적으로, 동시에, 또는 교번 방식으로 수행될 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, EMR은 임의의 원하는 파장을 갖는 전자기 방사선을 칭할 수 있다. 특히, 본 개시내용의 실시예에 의해 발생된 그리고/또는 방출된 EMR은 예를 들어, 가시광, 자외선 방사선, x-레이 방사선, 적외선 방사선, 마이크로파 방사선, 무선파, 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 파장일 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 단일의 의료 디바이스에서 다양한 미용 시술을 수행하기 위한 다기능 미용 시스템(10)이 제공될 수 있다. 시스템(10)은 시스템(10)의 구성요소를 수납하고, 보유하고, 장착하거나, 결합하기 위한 하우징(100)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하우징(10)은 예를 들어, 플라스틱, 폴리머, 금속, 또는 임의의 다른 의료용 유연성 재료를 포함하여, 하우징(100) 내에, 하우징 상에 또는 하우징과 수납된, 보유된, 장착된, 또는 결합된 구성요소에 구조적 지지 및 보호를 제공하기 위한 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 시스템(10)을 예를 들어, 하나의 실험실 또는 수술실로부터 다른 실험실 또는 수술실로 이동하도록 요구되면, 하우징(100)은 시스템(10)의 이동성을 제공하기 위한 하나 이상의 휠(105)을 포함할 수 있다. 전력이 시스템(10)에 전달되도록 요구되면, 하우징(100)은 예를 들어, 벽 콘센트와 같은 AC 전력 소스와의 결합을 위한 하나 이상의 전원 코드(103)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 사용자 입력을 수신하기 위해 하우징(100)에 장착된 사용자 인터페이스(101)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(101)는 예를 들어, 전자 디스플레이, 터치스크린 모니터, 키보드, 마우스, 사용자로부터 입력을 수신하는 것이 가능한 임의의 다른 디바이스 또는 디바이스들, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 사용자 입력은 예를 들어, 신장, 체중, 피부 타입, 연령 등과 같은 환자 데이터, 뿐만 아니라 원하는 빔 출력, 시술 타입, 인가될 파장 또는 파장들, 펄스 기간, 치료 기간, 빔 패턴 등과 같은 시술 파라미터를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 사용자 인터페이스(101)로부터 사용자 입력을 수신하고 저장하기 위한, 사용자 입력에 따라 적절한 시술 프로토콜을 저장하고 실행하기 위한, 시스템(10)의 다양한 구성요소에 제어 명령을 제공하기 위한, 그리고 시스템(10)의 다양한 구성요소로부터 피드백을 수신하기 위한 컴퓨팅 디바이스(107)를 또한 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(101)는 예를 들어, 메모리(109) 및 프로세서(111)를 갖는 랩탑, 데스크탑, 서버, 스마트폰, 태블릿, 개인 휴대 정보 단말, 또는 임의의 다른 적합한 컴퓨팅 디바이스와 같은, 임의의 적합한 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 메모리(109)는 몇몇 실시예에서, 사용자 입력 데이터 및 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소와 연계된 동작 데이터를 포함하여, 전자 데이터를 저장하기 위한 임의의 적합한 메모리(109)일 수 있다. 메모리(109)는 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(random access memory: RAM), 플래시 메모리, 솔리드 스테이트 메모리, 하드 디스크, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체, 임의의 다른 형태의 전자 메모리, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 프로세서(111)는 몇몇 실시예에서, 사용자 인터페이스(101)로부터 사용자 입력을 수신하고, 하나 이상의 시스템(10) 구성요소의 동작을 위한 명령을 발생하고, 메모리(109) 내에 저장된 임의의 소프트웨어를 실행하고, 또는 이들의 조합을 위해 적합한 임의의 프로세서일 수 있다. 프로세서는 몇몇 실시예에서, 마이크로프로세서, 집적 회로, 응용 주문형 집적 회로, 마이크로제어기, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이, 임의의 다른 적합한 프로세싱 디바이스, 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 시스템(10)은 전자기 어레이(200)를 또한 포함할 수 있다. 이제 도 2를 참조하면, 전자기 어레이(200)는 복수의 전자기 방사선(EMR) 소스를 그 위에 장착하기 위한 장착부(201)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 장착부(201)는 그 위에 장착된 복수의 레이저 소스(203)를 포함한다. 장착부(201)는 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 레이저 소스(203)를 그에 장착하기 위한 임의의 플레이트, 하우징, 브래킷, 또는 다른 구조체를 포함할 수 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 장착부(201)는 그에 장착된 레이저 소스(203)에 냉각을 제공하기 위한 냉각 플레이트일 수 있다. 예를 들어, 도 2에 의해 예시되어 있는 바와 같이, 장착부(201)는 장착부(201)를 통한 냉각제의 순환을 허용하기 위한 제1 및 제2 냉각제 포트(201a, 201b)를 제공할 수 있다. 냉각제는 이어서 장착부(201)를 냉각할 수 있어, 이에 의해 장착부(201)에 장착된 레이저 소스(203)를 냉각하기 위한 히트 싱크를 제공한다.
몇몇 실시예에서, 각각의 레이저 소스(203)는 특정 파장에서 EMR을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 각각의 레이저 소스(203)는 약 200 nm 내지 약 4500 nm의 파장에서 EMR을 방출할 수 있다. 그러나, 각각의 레이저 소스(203)는 다양한 실시예에 따라 임의의 원하는 파장에서 EMR을 방출할 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 더욱이, 레이저 소스(203)에 추가하여, 임의의 파장을 갖는 전자기 방사선의 임의의 다른 소스가 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 시스템(200)의 EMR 소스는 예를 들어, 가시광, 자외선 방사선, x-레이 방사선, 적외선 방사선, 마이크로파 방사선, 또는 무선파를 포함하는 임의의 적합한 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출할 수 있다. 따라서, 각각의 레이저 소스(203)는 상이한 특정 파장을 방출하도록 구성될 수 있기 때문에, 단지 하나의 시스템(10)만이 상이한 치료 프로토콜 요구를 갖는 복수의 시술 중 임의의 하나를 위해 요구된 파장 또는 파장들의 조합에서 EMR 빔을 생성할 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 시스템은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 지방 감소(fat reduction), 신체 피부 타이트닝(body skin tightening), 얼굴 피부 타이트닝(facial skin tightening), 피부 리설페이싱(skin resurfacing), 피부 리모델링(skin remodeling), 정맥 감소 또는 제거(vein reduction or removal), 얼굴 색조 제거 또는 감소(facial pigment removal or reduction), 제모(hair removal), 여드름 치료(acne treatment), 흉터 감소 및 제거(scar reduction and removal), 건선 치료(psoriasis treatment), 튼살 제거(stretch mark removal), 손발톱 무좀 치료(nail fungus treatment), 백색피부증 치료(leukoderma treatment), 문신 제거(tattoo removal), 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 시술을 수행하기 위해 적합한 파장을 방출하는 레이저 소스(203)를 포함할 수 있다.
몇몇 미용 시술은 단지 단일의 파장만을 요구할 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 지방 감소 시술에 있어서, 약 1064 nm(예를 들어, 약 400 nm 내지 약 3000 nm 또는 약 900 nm 내지 약 1100 nm)의 파장에서 EMR을 방출하는 것이 가능한 레이저 소스(203)가 제공되어 지방 조직의 고열을 위해 선택될 수 있는 데, 이는 이것이 피부, 표피, 및 진피를 통해 양호한 전달을 나타내고 지방 세포 내에 에너지를 축적하기 때문이다. 다른 한편으로, 피부 타이트닝은 일반적으로 콜라겐이 존재하는 표피 및 진피 내에서 더 높은 흡수를 나타내는 다른 파장을 필요로 한다. 따라서, 예를 들어, 약 1320 nm(예를 들어, 약 400 nm 내지 약 3000 nm 또는 약 1300 nm 내지 약 1500 nm)의 파장이 몇몇 신체 피부 타이트닝 시술을 위해 사용될 수 있다. 이들 EMR 빔 파장은 더 많은 에너지를 콜라겐에 축적하여, 괴사 및 결국에는 새로운 콜라겐 성장으로부터 피부 타이트닝을 생성한다.
몇몇 색조 감소 또는 제거 시술 및 몇몇 정맥 감소 또는 제거 시술을 위한 것과 같은 다른 예에서, 예를 들어, 약 532 nm(예를 들어, 약 500 nm 내지 약 650 nm)에서 EMR을 방출하는 것이 가능한 레이저 소스가 제공될 수 있다.
부가적으로, 몇몇 미용 시술 또는 시술의 조합은 2개 이상의 파장을 필요로 할 수도 있다. 예를 들어, 전술된 지방 감소 및 피부 타이트닝 시술을 조합하기 위해, 1064 nm에서 EMR을 방출하는 것이 가능한 제1 레이저 소스(203) 및 1320 nm에서 EMR을 방출하는 것이 가능한 제2 레이저 소스(203)가 제공될 수 있다. 몇몇 얼굴 피부 타이트닝 시술을 위한 다른 예에서, 예를 들어 약 1320 nm(예를 들어, 400 nm 내지 약 3000 nm 또는 약 1300 nm 내지 약 1500 nm)에서 EMR을 방출하는 것이 가능한 제1 레이저 소스(203) 및 약 1470 nm(예를 들어, 400 nm 내지 약 3000 nm 또는 약 1300 nm 내지 약 1500 nm)에서 EMR을 방출하는 것이 가능한 제2 레이저 소스(203)가 제공될 수 있다.
부가의 기능성을 제공하고 용이한 유지 보수를 용이하게 하기 위해, 몇몇 실시예에서, 레이저 소스(203)는 레이저 소스(203)의 모듈형 교체를 허용하기 위해 장착부(201)에 제거 가능하게 장착될 수 있다. 따라서, 이러한 모듈형 구성에서, 개별 레이저 소스(203)는 예를 들어, 특정 시술을 위해 요구되는 바와 같은 부가의 또는 상이한 파장 또는 파장 조합을 제공하도록 교체될 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 레이저 소스(203)는 장착부(201)에 영구적으로 부착될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다.
레이저 소스(203)는 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 파이버 결합 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에 따르면, 레이저 소스(203)는 Er:YAG, Er,Cr:YSGG, Nd:YAG, Nd:글래스; Er:글래스, 또는 임의의 다른 적합한 파이버 결합 EMR 소스와 같은 하나 이상의 파이버 결합 다이오드 레이저 및/또는 플래시 램프 또는 다이오드 펌핑형 레이저를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 파이버 결합 레이저 소스(203)는 50 W, 100 W 등에서 동작하는 연속파(continuous wave: CW) 디바이스로서 정격화될 수 있다. 이러한 CW 디바이스는 펄스 에너지가 펄스 기간에 전력을 곱한 값에 동일한 게이트 모드(gated mode)에서 동작될 수 있다. 따라서, 5 밀리초 동안 동작하도록 게이트된 100 W 다이오드 레이저가 500 mJ의 펄스 에너지를 가질 것이다. 더 많은 펄스 에너지가 요구되지만, 예를 들어 전원 또는 냉각 용량이 평균 전력을 제한하는 경우에, 파이버 결합 레이저 소스(203)는 의사-CW 디바이스로서 구성될 수 있다. 이러한 의사-CW 디바이스는 더 낮은 펄스 주파수 레이트에서 동작함으로써 동일한 평균 전력 드로우(power draw)에 대해 더 높은 전력 펄스를 생성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 의사-CW 디바이스는 평균 전력 드로우의 최대 10배를 갖는 펄스를 생성할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 1000 W/100 W 의사-CW 다이오드는 펄스당 5 주울을 갖고 5 밀리초에서 펄스화된 동작이 가능할 것이지만, CW 레이저의 펄스 주파수의 1/10로 제한될 것이다.
몇몇 실시예에서, 레이저 소스(203) 중 적어도 하나는 파이버 결합 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 이러한 레이저 시스템은 50%를 초과하는 효율에서 유리하게 동작할 수 있고, 크기가 비교적 작고, 비교적 낮은 전력을 소비하고, 넓은 파장 다양성을 나타낼 수 있다. 파이버 결합 다이오드 레이저는 예를 들어, 10 kW 이상의 출력을 생성하도록 2.0 볼트 DC 미만에 의해 구동될 수 있다. 더욱이, 이러한 레이저 소스(203)는 소형이고 경량일 수 있고, 모듈은 1 kW당 약 500 그램의 중량이다. 일 실시예에서, 레이저 소스(203) 중 적어도 하나는 약 8×4×3 cm(100 cm3 미만)의 크기를 갖는 75 W 파이버 결합 다이오드일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이러한 레이저 소스(203)는 100 와트 미만의 전력을 소비하면서 미용 시술을 수행하는 데 사용될 수 있다. 이러한 저전력 드로우는 몇몇 실시예에서, 요구된 냉각의 양을 감소시켜, 더 소형의, 더 조용한, 더 효율적인 냉각 시스템을 허용한다.
거의 모든 관심 다이오드를 위한 컴플라이언스 전압(compliance voltage)은 2.0 VDC 약간 미만이다. 패키징 및 상이한 바이어스 전압 구성은 이어서 더 낮은 구동 전류를 허용하는 공통의 더 높은 전압을 야기하도록 적용될 수 있다. 예를 들어, 2.0 VDC에서 구동된 전형적인 50 W 다이오드는 8 apms 내지 12 amps의 최소 임계 전류를 필요로 할 수 있고, 원하는 전력 레벨을 생성하기 위해 60 초과 내지 70 amps를 필요로 할 수 있다. 이러한 고전류는 전압 강하를 회피하고, 시스템 신뢰성을 보존하고, 주울 가열을 최소화하기 위해 #6 또는 #8 게이지 와이어와 같은 헤비 게이지 배선을 필요로 한다. 요구된 전류 공급 및 배선 크기를 감소시키기 위해, 몇몇 실시예에서, 각각의 파이버 결합 다이오드 레이저 소스(203)의 다이오드는, 선택된 레이저 및 요구된 출력 전력에 정합하도록 제어된 구동 전류를 갖고, 예를 들어 20 VDC 또는 25 VDC와 같은 공통 컴플라이언스 전압으로 동작하도록 구성될 수 있다. 공통 컴플라이언스 전압을 20 또는 25 VDC로 증가시킴으로써, 각각의 레이저 소스(203)를 동작하도록 요구된 최대 구동 전류는 대부분의 미용 시술을 위해 약 10 amps 이상으로 제한될 수 있다. 요구된 전류를 감소시킴으로써, 더 작은 게이지 배선이 신뢰성을 개선하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이러한 접근법은 다수의 EMR 소스와의 접속으로 전원을 매니폴딩함으로써 레이저 소스(203)의 하나 초과를 구동하기 위한 단일의 전원의 사용을 허용한다. 따라서, 예를 들어, 단지 하나의 레이저가 동시에 동작되는 실시예에서, 이어서 시스템(10)은 단지 하나의 전원만을 구비할 수도 있다.
전형적인 다이오드 패키징은 거의 2.0 VDC의 컴플라이언스 전압을 갖는 반도체 바아를 이용하는 데, 여기서 임계 전압은 8 내지 12 암페어 범위이다. 상당한 전력 레벨에 도달하기 위해, 이러한 다이오드는 70 amps 정도로 동작할 수 있다. 이들 전압 강하 및 주울 가열(I2*R)가 연계된 문제점은 신뢰성 문제를 추가한다. 그러나, 부분 다이오드 바아(즉, 표준 2.0 VDC 다이오드 바아보다 짧은 길이를 갖는 다이오드 바아)는 통상적으로 바아 분율에 비례하는 적은 전류를 필요로 한다. 따라서, 직렬로 접속된 부분 다이오드 바아를 사용하여, 각각의 부분 다이오드를 활성화하기 위해 더 낮은 전류 그러나 더 높은 전압을 전달함으로써, 요구 전류는 전력이 유지되는 동안 감소될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 레이저 소스(203) 중 적어도 하나는 플래시램프 또는 다이오드 펌핑형 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 미용 피부 치료는 예를 들어, 2500 nm 초과의 파장과 같은 3000 nm 부근의 파장을 갖는 EMR의 인가를 필요로 한다. 이러한 파장은 통상적으로 약 2940 nm의 파장을 갖는 EMR을 생성하는 Er:YAG 또는 약 2790 nm의 파장을 갖는 EMR을 생성하는 Er:YSGG와 같은 플래시램프 또는 다이오드 펌핑형 고상 레이저 디바이스에 의해 생성된다. 그러나, 파이버 결합 다이오드 레이저 및 플래시램프 또는 다이오드 펌핑형 레이저를 참조하여 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 광파이버 출력 케이블에 결합되는 것이 가능한 임의의 적합한 유형의 EMR 소스가 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 몇몇 실시예에서, 플래시램프 또는 다이오드 펌핑형 고상 레이저 디바이스를 포함하는 레이저 소스(203)는 또한 파이버 결합 다이오드 레이저를 참조하여 전술된 바와 같이 공통 컴플라이언스 전압에서 동작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 시스템(10)은 몇몇 실시예에서, 파이버 결합 다이오드 레이저를 참조하여 전술된 바아 같은 공통 전력 소스를 사용할 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 전자기 어레이(200)는 각각의 레이저 소스(203)에 의해 방출된 EMR("EMR 에너지" 또는 "빔"이라 또한 칭함)을 전달하거나 또는 릴레이하기 위해 각각의 레이저 소스(203)에 결합된 광파이버 릴레이 케이블(205)을 또한 포함할 수 있다. 일반적으로, 각각의 광파이버 릴레이 케이블(205)은 각각의 레이저 소스(203)에 의해 방출된 파장을 갖는 EMR을 전달하는 것이 가능한 임의의 광파이버 재료로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 광파이버 릴레이 케이블(205)은 예를 들어, 약 200 nm 내지 약 2400 nm의 범위의 파장을 전달하는 저-OH 실리카 파이버 코어 케이블, 약 285 nm 내지 약 4500 nm의 범위의 파장을 전달하는 지르코늄 플루오라이드(ZrF4) 및/또는 고순도 칼게나이드 글래스 케이블, 또는 약 170 nm 내지 약 5500 nm의 범위의 파장을 전달하는 사파이어 케이블로 구성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 광파이버 릴레이 케이블(205)은 예를 들어, SMA 905 커넥터 또는 임의의 다른 적합한 커넥터와 같은 광파이버 커넥터에 의해 레이저 소스(203)에 정합될 수 있다. 각각의 광파이버 릴레이 케이블에 대해, 파이버 코어 직경은 다이오드 드라이버의 결합 효율 및 요구된 전력에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, CW 동작에 있어서, 일 실시예에서, 근적외선 파장 범위에서, 코어 직경은 신뢰적인 릴레이를 제공하기 위해 약 1.4 MW/cm2의 케이블의 에너지 밀도 한계에 의해 결정될 수 있다. 파이버에 대한 이 신뢰성 제한은 100-미크론 코어 직경이 최대 85 W를 취급할 수 있고 400 미크론 코어 직경이 최대 1300 W에 사용될 수 있다는 것을 예측한다. 더 짧은 파장은 통상적으로 더 낮은 전력 한계로 스케일링한다. 부가적으로, 펄스 기간이 일(1) 밀리초(1×10-6초) 미만인 펄스화된 동작에서, 파이버 손상은 열적이 아니라 유전 파괴에 의해 유발되고 펄스 기간에 비례하는 더 낮은 레벨에서 발생한다. 즉, 평균 전력이 파이버의 과열을 방지하기 위해 충분히 낮지만, 일(1) 밀리초 미만의 펄스 기간 중에 전달된 전력은 파이버의 유전 재료의 파괴를 유발할 수 있다. 더 일반적으로, 최대 예측된 전력 부하를 취급하는 것이 가능한 커넥터 및 적절한 파이버 코어 직경을 선택함으로써, 레이저 소스(203)에 의해 발생된 EMR 전력의 안전하고 신뢰적인 라우팅이 가능하다.
도 2를 계속 참조하면, 시스템은 각각의 레이저 소스(203)에 의해 생성되고 각각의 릴레이 케이블(205)에 의해 단일의 출력 내로 전달된 EMR 빔을 합성하기 위한 빔 합성기(207)를 또한 포함할 수 있다. 일반적으로, 빔 합성기(207)는 상이한 파장의 다수의 EMR 빔을 하나의 출력 내로 합성하는 것이 가능한 임의의 디바이스 또는 시스템일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 빔 합성기는 예를 들어, 파이버 스위칭 디바이스, 자유-공간 파이버 합성기, 맞대기-결합된 합성기, 테이퍼진 파이버, 다발형 파이버, 및 융합된 파이버를 포함할 수 있다.
예를 들어, 자유 공간 합성기는 개별 빔을 하나의 파이버로 폴딩하기 위한 미러 및 격자를 갖고 패키징될 수 있다. 맞대기-결합 파이버 합성기는 더 큰 코어 출력 케이블 내로 더 작은 코어 파이버를 정합할 수 있다. 맞대기-결합 파이버 합성기에 대해, 더 작은 파이버는 이들의 클래딩으로 스트립핑되고 예를 들어, 원형 푸트프린트에서 서로 가능한 한 근접하게 패키징된다. 연마된 파이버 단부는 다수의 파이버 푸트프린트보다 큰 직경을 갖는 더 큰 파이버 코어에 정합될(맞대기-결합될) 수 있다. 테이퍼진 파이버는 합성된 파이버의 코어 직경을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 즉, 테이퍼진 파이버는 각각의 테이퍼진 파이버의 직경이 파이버 결합을 위한 더 높은 패키징 밀도를 허용하기 위해 감소되도록 신장될 수 있다. 파이버 융합은 파이버를 스트립핑하여 이들을 조밀한 단면으로 다발화함으로써 다수의 파이버를 함께 정합하는 데 사용될 수 있다. 파이버는 이어서 단일의 출력 파이버로 융합하도록 가열되고 용융될 수 있다. 다발화된 파이버 케이블은 또한 다수의 소스를 하나의 출력 경로로 라우팅하는 데 사용될 수 있다. 다발화된 파이버는 일반적으로, 케이블 내에 조밀하게 패킹된 다수의 소형 개별 파이버로부터 형성된 더 큰 직경 파이버 케이블일 수 있다.
부가적으로, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 빔 합성기(207)는 NASA SBIR program 05-11 S6.02-8619 하에서 nLight Corporation을 위해 제조된 디바이스와 같은 고휘도/저비용 파이버 결합 패키지를 포함할 수 있다. 디바이스는 단일 코어 파이버 출력 포트(305)에 모두 결합된 다수의 다이오드(301)를 포함할 수 있다. 빔 합성 광학계(303)는 각각의 개별 다이오드(301)를 공통 광학 경로 내로 수렴하도록 구성될 수 있다. 빔 합성기는 이어서 수렴된 출력을 출력 포트(305)(예를 들어, SMA 905 커넥터)에 라우팅할 수 있다. 빔 합성기(207)는 몇몇 실시예에서, 수 와트 내지 10 kW 초과의 범위의 빔 파워를 위한 다양한 빔 파장을 합성하도록 구성될 수 있다.
이러한 실시예에서, 단지 원하는 파장을 생성하는 레이저 소스(203)만이 언제라도 활성화되기 때문에, 빔 합성기(207)는 능동 파이버 스위치보다는 수동 디바이스일 수 있다. 수동 디바이스를 갖는 것은 또한 파이버를 위한 전력 한계를 규정하는 것을 돕고, 여기서 파이버를 위한 와트의 한계는, 각각의 레이저 소스(203)로부터의 합보다는, 단지 단일의 레이저 소스(203)가 언제라도 활성화하는 이용 가능한 최고 전력 레이저 소스(203)에 정합될 수 있다. 다수의 레이저 소스(203)가 동시에 활성화되면, 합성된 파이버의 전력 한계는 적어도 각각의 능동 레이저 소스(203)를 동작하도록 요구되는 전력의 합에 동등해야 한다. 대안적으로, 몇몇 실시예에서, 빔 합성기(207)는 특정 파장을 선택적으로 출력하기 위한 하나 이상의 파이버 스위치를 또한 포함할 수 있다.
빔 합성기(207)는 이어서 빔 합성기(207) 내에 합성된 EMR(또한 "치료 에너지" 또는 "빔"이라 칭함)을 전달하거나 릴레이하기 위해 빔 합성기(207)에 결합된 공통 출력 케이블(209)에 합성된 빔을 출력할 수 있다. 유리하게는, 공통 출력 케이블(209)은 레이저 소스(203)에 의해 생성된 상이한 빔이 단일의 광학 디바이스를 통해 방출되는 것을 허용할 수 있다. 특히, 빔 합성기(207) 내의 빔을 합성하거나 공통 출력 케이블(209)에 지향함으로써, 시스템(10)의 단일 광학 디바이스는 동시에, 순차적으로, 또는 교번적인 펄스화된 패턴으로 상이한 파장의 빔을 방출할 수 있다. 따라서, 유리하게는, 몇몇 실시예에서, 2개 이상의 치료 시술은 동시에, 동시 발생적으로, 또는 즉시 순차적으로 수행될 수 있어 환자 결과를 개선하고 다수의 환자 후속 시술을 감소시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 광파이버 출력 케이블(209)은 광파이버 릴레이 케이블(205)과 실질적으로 유사할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 더 일반적으로, 광파이버 출력 케이블(209)은 빔 합성기(207)에 의해 방출된 합성된 빔을 광파이버 출력에 전달하는 것이 가능한 임의의 광파이버 케이블일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 출력 케이블(209)은 단일의 파이버로서 형성될 수 있고, 복수의 더 작은 다발화된 파이버로서 형성될 수 있고, 또는 상이한 파장을 갖는 2개 이상의 별개의 빔을 개별적으로 전달하기 위한 2개 이상의 조밀한 개별 파이버로서 형성될 수 있다.
더 일반적으로, 릴레이 케이블(205) 및 출력 케이블(209)은 광파이버 케이블인 것으로서 본 명세서에 도시되어 있지만, 하나 이상의 EMR 소스로부터 빔 합성기(207)로 그리고 빔 합성기(207)로부터 치료 영역으로 EMR을 지향하거나 전달하는 것이 가능한 임의의 광학 경로가 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 경로는 EMR 빔을 지향하기 위한 일련의 미러로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 14a에 도시되어 있는 바와 같이, 2개의 별개의 EMR 소스로부터의 2개의 개별 빔을 단일의 전달 디바이스(예를 들어, 핸드 피스, 로봇 헤드, 빔 성형 광학계)(1403)에 라우팅하기 위해, 2개의 개별 파이버 코어(1401a, 1401b)는 각각의 능동 레이저 소스(203)로부터 단일의 출력 파이버 커넥터(211)로 빔을 지향하기 위한 공통 출력 케이블(209)을 형성하도록 합성될 수 있다. 이제 도 14b를 참조하면, 공통 출력 케이블(209)의 파이버 코어(1401a, 1401b)는 하나 이상의 빔 성형 구성요소(1403)의 광축의 중심에 인접하고 그 부근에 위치되기 때문에, 빔 성형 구성요소(1403)는 진 광축으로부터 단지 약간의 각도 편차만을 갖고 레이저 소스(203) 중 하나 또는 모두로부터 EMR 빔 출력을 생성할 수 있는 데, 편차는 빔 형상 및 배향에 대해 무시할만한 영향을 미친다.
몇몇 실시예에서, 광파이버 출력 케이블(209)은 핸드 피스, 로봇 헤드, 또는 다른 이미터와 같은 디바이스와의 결합을 위해 그 일 단부에 위치된 피팅(211)을 또한 포함할 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 시스템(10)의 다양한 구성요소에 전력 공급하고 제어하기 위한 전력 및 제어 전자 기기(400)를 포함할 수 있다. 이제 도 4를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 전력 및 제어 전자 기기(400)는 전원 코드(103)로부터 AC 전력을 수신하고 시스템(10)의 동작을 위해 요구되는 바와 같이 다양한 구성요소에 AC 전력을 분배하기 위한 스위치 및 전원 박스(401)를 포함할 수 있다.
전력 및 제어 전자 기기(400)는 미용 시술을 실행하기 위해 하나 이상의 지시된 동작을 수행하도록 시스템(400)의 하나 이상의 부가의 구성요소에 명령하기 위해 컴퓨팅 디바이스(107)와 전자 통신하는, AC 전력에 의해 전력 공급되는 제어기(403)를 또한 포함할 수 있다.
전력 및 제어 전자 기기(400)는 전력 및 제어 전자 기기(400)의 하나 이상의 부가의 구성요소를 동작하기 위해 전원 박스(401)로부터의 AC 전력을 저전압 DC 전력으로 변환하기 위한 저전압 ADC(405)를 또한 포함할 수 있다. 저전압 ADC(405)는 예를 들어, 직접 변환 ADC, 연속 근사 ADC, 램프 비교 ADC, 윌킨슨 ADC, 적분 ADC, 델타 인코딩 ADC, 파이프라인드 ADC, 시그마 델타 ADC, 타임 인터리빙 ADC, 중간 FM 스테이지 ADC, 임의의 다른 적합한 ADC, 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 ADC를 포함할 수도 있다.
시스템은 전력 및 제어 전자 기기(400)의 하나 이상의 부가의 구성요소를 동작하기 위해 전원 박스(401)로부터의 AC 전력을 고전압 DC 전력으로 변환하기 위한 고전압 ADC(407)를 또한 포함할 수 있다. 고전압 ADC(407)는 예를 들어, 직접 변환 ADC, 연속 근사 ADC, 램프 비교 ADC, 윌킨슨 ADC, 적분 ADC, 델타 인코딩 ADC, 파이프라인드 ADC, 시그마 델타 ADC, 타임 인터리빙 ADC, 중간 FM 스테이지 ADC, 임의의 다른 적합한 ADC, 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 ADC를 포함할 수도 있다.
전력 및 제어 전자 기기(400)는 레이저 소스(203)에 구동 전류를 전달하기 위한 복수의 다이오드 드라이버(409)를 또한 포함할 수 있다. 다이오드 드라이버(409)는 몇몇 실시예에서, 예를 들어, n-형 반도체와 p-형 반도체 사이의 접합 구역을 통해 고전류를 통과시키도록 구성된 반도체 디바이스일 수 있다. 이러한 구성에서, DC 전원(407)과 같은 전류 소스의 존재에서 n-형 반도체에 의해 생성된 전자는 p-형 반도체의 정공을 만날 때 광자의 생성을 야기할 수 있다. 광자는 접합 구역 내에서 진동할 수 있어, 접합 구역 내에 광학 이득을 야기한다. 반도체 디바이스에 전달된 전류가 임계 전류를 초과할 때, 광학 이득은 임계 강도를 초과할 수 있어, 광자가 레이저광의 빔으로서 접합 구역을 나오게 한다. 일반적으로, 임계 전류에 도달한 후에, 레이저 출력은 입력 전류의 증가에 비례하여 전력 밀도(강도)를 선형으로 증가시킨다. 더욱이, 몇몇 실시예에서, 다이오드 드라이버(409)는 전류 입력을 제어하기 위한 조절기와, 예를 들어, 역전류 차단 및 전기 스파이크 억제 특징부와 같은 하나 이상의 보호 특징부를 또한 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 단일의 DC 전원(407)은 각각의 드라이버(409)/레이저 소스(203) 쌍을 위한 요구 컴플라이언스 전압이 동일하고 선택된 다이오드 드라이버의 한계 내에 있으면 다수의 다이오드 드라이버를 위해 사용될 수 있다. 다수의 동시에 구동된 드라이버(409)/레이저 소스(203) 쌍을 동작하기 위한 DC 전원(407)의 충분한 전류 용량이 요구된다. 유리하게는, DC 전원(407)과 드라이버(409) 또는 드라이버(409)와 레이저 소스(203) 사이에 어떠한 특수 스위칭도 요구되지 않는다. DC 전원(407)은 몇몇 실시예에서, 각각의 드라이버(409)에 병렬 접속될 수 있다. 이는 다수의 레이저 소스(203)에 주 전원을 멀티플렉싱하기 위한 옵션을 제시한다.
이러한 실시예에서, 각각의 다이오드 드라이버(409)는 활성화될 때, 도 2를 참조하여 전술된 바와 같은 특정 파장을 갖는 빔을 생성하기 위해 단일의 레이저 소스(203)를 직접 구동할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 하나의 드라이버(409)/레이저 소스(203) 쌍은 치료를 위한 단일 파장 EMR 빔을 필요로 하는 미용 시술을 위해 활성화될 수 있다. 대안적으로, 몇몇 실시예에서, 다수의 드라이버(409)/레이저 소스(203) 쌍은 동시에, 순차적으로, 또는 교번적인 펄스화 패턴 중 임의의 하나로 활성화될 수 있어 특정 치료를 위해 요구되는 바와 같은 2개 이상의 파장을 제공하고 그리고/또는 치료를 조합하거나 촉진시킨다.
도 1을 재차 참조하면, 시스템(10)은 전자기 어레이(200) 및 전력 및 제어 전자 기기(400)에 의해 생성된 열을 제거하기 위한 그리고 시술 중에 환자의 피부의 냉각을 위해 저온 공기를 전달하기 위한 하나 이상의 냉각 시스템(500)을 또한 포함할 수 있다. 일반적으로, 냉각 요구는 전자기 어레이(200)에 의해 발생된 열에 주로 의존한다. 예를 들어, 약 50%의 효율을 갖는 소형 패키지 내에서 100 W EMR 소스를 동작하기 위한 시스템에 대해, 냉각 용량은 200 와트 정도일 수 있다.
이러한 열은 통상적으로 강제 공기(예를 들어, 팬) 냉각, 열전 냉각, 전자기 어레이(200), 또는 냉각 플레이트를 통해 직접 냉각제를 유동하는 것 중 하나 이상에 의해 방산된다. 그러나, 일반적으로, 강제 공기 냉각은 소음이 있고 효율적이지 않고, 열전 냉각기는 비교적 열악한 효율을 가져, 히트 싱크에서 과잉의 열 방산을 필요로 한다. 다른 디바이스는 전자기 어레이(200) 내에 직접 냉각제를 순환하는 것을 이용하는 데, 이는 상이한 유지 보수를 야기할 수 있고, 복잡한 광학계, 반도체, 및 고전류에 밀접하여 순환 유체를 배치한다. 대조적으로, 냉각 플레이트를 냉각하는 베이스플레이트는 효율적이고, 안전하고, 조용하고, 콤팩트하다. 대형 냉각 플레이트는 다수의 EMR 소스 헤드 및 구동 전자 기기를 수용할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다수의 냉각 플레이트는 마스터 순환 냉각기에 직렬로 접속될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 부가의 마스터 순환 냉각기는 상이한 냉각 온도 요구를 수용하도록 요구되는 바와 같이 제공될 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 냉각 시스템(500)은 냉동 열 교환기, 열전 냉각기, 냉수 열교환기, 임의의 다른 적합한 냉각 디바이스, 또는 이들의 조합과 같은 냉동 유닛(501)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각제 출력(501a)은 냉동 유닛(501)으로부터 냉동된 냉각제를 배출할 수 있다. 냉각제는 이어서 냉각을 제공하고 추가의 냉동을 위해 냉각제 복귀부(501b)에 지향되기 전에 열을 제거하기 위해 다수의 디바이스를 통해 라우팅될 수 있다. 여기에는 단일의 냉동 유닛(501)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 몇몇 실시예에서, 냉각 시스템(500)은 상이한 온도에서 다양한 구성요소를 냉각하기 위한 하나 이상의 부가의 독립적인 냉동 유닛(501)을 포함할 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 제1 냉동 유닛은 시술 중에 환자 상에 충돌을 위해 냉각 공기를 냉각하도록 약 0℃ 내지 약 5℃의 온도에서 냉각제를 제공할 수 있고, 제2 냉동 유닛은 레이저 소스(203)를 손상시킬 수 있는 응축을 발생하지 않고 전자기 어레이(200)를 냉각하기 위해 약 20℃ 내지 약 25℃의 온도에서 냉각제를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 냉동 유닛(501) 및/또는 냉각 시스템(500)은 시술 요구에 일치하는 치료 영역에서 치료적으로 허용 가능한 온도를 유지하고 장비 요구에 일치하는 시스템(10) 내의 동작적으로 허용 가능한 온도를 유지하기 위해 요구되는 바와 같이 동작 조건 및/또는 센서 피드백에 따라 냉각제 온도의 반응적 조정을 허용하기 위한 온도 조정 특징부를 구비할 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 또한 명백할 것이다.
이제 도 7을 참조하면, 냉동 유닛(501)은 압축기(701), 응축기(703), 및 증발기(도시 생략)를 또한 포함할 수 있다. 냉동 유닛(501)은 팬(707)을 사용하여 플레넘(705)을 통해 응축기(703)의 강제 대류 냉각을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 공기 품질을 개선하기 위해, 플레넘(705) 및 팬(707)은 입자, 박테리아, 및 바이러스를 캡처하기 위한 헤파 필터(HEPA filter)(709)를 포함할 수 있어, 이에 의해 시스템(10)을 둘러싸는 공기를 통한 이러한 입자, 박테리아, 및 바이러스의 순환을 방지한다.
몇몇 실시예에서, 냉각제는 열교환기(503)의 냉각제 입구(503a)에 지향되고, 열교환기(503)를 통해 유동하고, 냉각제 출구(503b)를 통해 열교환기(503)로부터 배출될 수 있다. 열교환기(503)는 가스 입구(505a)를 거쳐 열교환기(503)를 통해 구동되고 가스 출구(505b)를 거쳐 배출된 공기 또는 다른 가스를 냉각하기 위한 임의의 적합한 디바이스일 수 있다. 열교환기(503) 내에서 유동하는 공기 또는 가스는 몇몇 실시예에서, 시술 중에 환자의 피부를 냉각하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 공기 또는 가스는 치료적으로 허용 가능한 온도 범위를 유지하기 위해 시술 중에 피부의 가스 충돌 냉각을 거쳐 15 내지 20℃의 범위의 타겟 온도로 환자 피부를 냉각할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 공기 또는 가스는 펌프(507)에 의해 열교환기(503)를 통해 구동될 수 있다. 펌프(507)는 몇몇 실시예에서, 열교환기(503)를 통해 그리고 제트 충돌 노즐(도시 생략)로 앞으로 가스를 구동하는 것이 가능한 임의의 적합한 디바이스일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 치료 영역(예를 들어, 환자의 피부)에서 치료적으로 허용 가능한 온도를 유지하기 위해, 펌프(507)는 치료 영역을 모니터링하는 하나 이상의 온도 센서로부터 피드백에 응답하여 냉각 공기 또는 가스의 유량을 조정하기 위해 제어기로부터 명령을 수신하도록 제어기(403)와 전자 통신할 수 있다.
냉각 시스템(500)은 몇몇 실시예에서 또한, 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 열교환기(503)의 냉각제 출구(503b)로부터 장착부(201)의 제1 냉각제 포트(201a)로 냉각제를 라우팅할 수 있다. 냉각제는 장착부(201)를 냉각할 수 있어, 이에 의해 장착부(201)에 장착된 레이저 소스(203)를 냉각하기 위한 히트 싱크를 제공한다. 도 6에 더 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 장착부(201)는 그에 장착된 레이저 소스(203)를 냉각하기 위한 냉각 플레이트일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 장착부(201)는 그에 장착된 다이오드 드라이버(409) 중 하나 이상을 또한 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 냉각 플레이트 장착부(201)는 유리하게는 단일의 냉각 메커니즘으로 다이오드 드라이버(409) 및 레이저 소스(203)를 냉각할 수 있다. 장착부(201) 냉각 플레이트는 5개의 레이저 소스(203) 및 2개의 다이오드 드라이버(409)를 위해 크기 설정되는 것으로서 여기에 도시되어 있지만, 장착부(201)는 임의의 수 또는 조합의 레이저 소스(203) 및 다이오드 드라이버(409)를 수용하도록 크기 설정될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다.
도 5를 재차 참조하면, 냉각제는 제2 냉각제 포트(201b)를 거쳐 장착부(201)로부터 배출되고 DC 전원(407)의 베이스플레이트(509)의 냉각제 입력(509a)으로 라우팅되어 DC 전원(407)에 냉각을 제공할 수 있다. 냉각제는 베이스플레이트(509)로부터 베이스플레이트(509)의 냉각제 출력(509b)을 거쳐 배출되고 냉동 유닛(501)의 냉각제 복귀부(501b)로 라우팅될 수 있다.
도 1을 재차 참조하면, 시스템(10)은 공통 출력 케이블(209)에 결합된 디바이스(950)의 이동, 제어, 및 위치설정을 허용하기 위한 다양한 실시예에 따른 하나 이상의 위치설정 장치(900)를 또한 포함할 수 있다. 일반적으로, 미용 EMR 디바이스는 고정 또는 수동 조작식 디바이스로 EMR 에너지를 인가한다. 따라서, 열에너지의 인가는 통상적으로 고정 디바이스의 경우에 작은 고정 영역으로 제한되고, 또는 수동 조작식 디바이스의 경우에, 총 에너지의 비교적 미제어된 불균일한 선량으로 제한된다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 위치설정 장치(900)는 치료를 위해 EMR 빔을 방출하기 위해 사용된 디바이스(950)의 제어된 이동, 배향, 및 위치설정을 위한 다축, 컴퓨터 제어형 메커니즘을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이러한 위치설정 장치(900)는 사전규정된 치료 구역에 걸친 이동을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨터 제어부는 고정 또는 수동 조작식 시스템에 걸쳐 개선된 제어 및 이동을 제공한다. 특히, 컴퓨터 제어부는 타겟 치료 영역의 균일한 가열을 제공하기 위해 치료 중에 큰 영역을 가로질러 디바이스(950)의 스캐닝을 제공할 수 있다. 더욱이, 치료 패턴은 치료를 위해 요구되는 임의의 형상으로 수정될 수 있다. 예를 들어, 치료 패턴은 타겟 지방이 존재하지 않는, 기존의 흉터 조직 또는 배꼽 영역을 회피하도록 프로그램될 수 있다.
치료될 영역의 원하는 커버리지를 제공하고 디바이스(950)의 적절한 위치설정을 허용하기 위해, 위치설정 장치(900)는 디바이스(950)의 이동을 위한 임의의 수의 자유도를 구비할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 경우에, 치료 프로세스는 단지 하나의 DOF만을 이용할 수 있고 디바이스(950)를 치료 영역에 걸쳐 전후로 이동할 수 있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 실질적으로 평면형 타겟 치료 영역을 갖는 몇몇 실시예에서, 위치설정 장치는 디바이스(800)의 x-축을 따른 이동을 제공하기 위한 제1 레일(803) 및 디바이스(800)의 y-축을 따른 이동을 제공하기 위한 제2 레일(805)을 갖는 2 자유도 제어 디바이스(800)일 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 위치설정 장치(900)는 6 자유도 로봇 아암일 수 있다. 위치설정 장치(900)는 예를 들어, 위치설정 장치(900)의 제1 회전 자유도를 제공하는 회전 가능 베이스(901)를 포함할 수 있다. 회전 가능 베이스(901)는 제2 자유도를 제공하기 위해 제1 세그먼트(903)와 피벗식으로 결합될 수 있다. 제1 세그먼트(903)는 제3 자유도를 제공하기 위해 제2 세그먼트(905)와 피벗식으로 결합될 수 있다. 제2 세그먼트(905)는 제4 자유도를 제공하기 위해 제3 세그먼트(907)와 피벗식으로 결합될 수 있다. 제3 세그먼트(907)는 제5 자유도를 제공하기 위해 제4 세그먼트(909)와 피벗식으로 결합될 수 있다. 제4 세그먼트(909)는 디바이스(950)를 회전하기 위한 회전 가능부(911)를 포함한다. 일반적으로, 회전 가능 베이스(901)는 시스템(10)의 하우징(100)과 결합될 수 있고 또는 타겟 치료 영역에 더 가깝게 위치설정하기 위해 개별 플랫폼에 부착될 수 있다. 위치설정 장치(900)의 6개의 자유도는 유리하게는 타겟화된 환자의 신체 형상을 따르고 원하는 치료 구역에 정합하는 데 사용될 수 있다.
이러한 위치설정 장치(900)는 예를 들어, 피하 지방 내로의 열의 축적이 예를 들어 소정 시간 기간에 걸쳐 약 40℃ 내지 약 48℃와 같은 치료적으로 허용 가능한 온도 범위에 도달하여 유지하는 것을 요구하는 피하 지방 감소의 경우와 같은 다양한 시술에서 중요할 수 있다. 특히, 몇몇 실시예에서, 더 저온은 지방 감소 이익을 갖지 않고, 더 고온은 심각한 괴사, 세포 손상, 및 흉터 발생을 유발할 수 있다. 종래의 디바이스는 이 온도 범위를 유지하기 위해 전원 오프 및 온을 변조하거나 사이클링한다. 그러나, 지방의 낮은 열전도도는 EMR 소스 온/오프 사이클 시간이 더 큰 치료 영역을 커버하고 치료된 조직의 과열을 회피하기 위해 치료 중에 디바이스를 스캐닝 또는 이동하는 것과 적합하게 한다. 따라서, 위치설정 장치(900)는 타겟화된 환자의 신체 형상을 따르고 원하는 치료 구역에 정합하도록 디바이스(950)를 제어하도록 프로그램될 수 있다. 이러한 실시예에서, 전달된 열에너지, 치료 영역, 에너지 온을 위한 체류 시간 및 타겟 온도를 유지하기 위한 열 소스 복귀 시간이 전체 치료 프로토콜을 결정하는 데 사용될 수 있는 인자이다. 환자 정보, 센서, 및 피드백은 또한 모두 전체 부위를 커버하는 이러한 방식으로 에너지 전달을 스캐닝함으로써 전체 치료 부위에 걸쳐 균일한 가열을 유지하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 위치설정 장치(900)를 포함하지 않을 수도 있고, 디바이스(950)는 대신에 수동 조작 및 위치설정을 위해 파이버 출력(209) 및/또는 냉각 공기 소스에 연결될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 위치설정 장치(900)와 함께 사용을 위한 디바이스(950) 및 특정 시술에 의해 요구되는 바와 같이 사용을 위한 수동 조작식 위치설정된 디바이스(950)의 모두를 포함할 수도 있다는 것이 또한 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 예를 들어, 수동 조작식 및 위치설정된 디바이스(950)가 원하는 경우에 사용될 수 있다.
더욱이, 센서(1000) 및 대응 센서 피드백은 디바이스(950)를 재배치하도록 컴퓨팅 디바이스(107)가 위치설정 장치(900)에 반응적으로 명령하는 것[예를 들어, 제어기(403)를 거쳐]을 허용하도록 컴퓨팅 디바이스(107)에 의해 실시간으로 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 센서(1000)가 피부 온도가 너무 높은 것을 검출하면, 컴퓨팅 시스템(107)은 디바이스(950)를 새로운 위치로 이동하고 그리고/또는 하나의 영역에서 체류 시간을 감소시키고 과열을 방지하기 위해 치료 중에 더 고속으로 스캔하도록 위치설정 장치(900)에 명령할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서(1000)가 피부 온도가 너무 낮은 것을 검출하면, 컴퓨팅 시스템(107)은 디바이스(950)를 통해 유동하는 냉각 공기의 효과를 감소시키기 위해 디바이스(950)와 타겟 표면 사이의 거리 또는 간격을 증가시키도록 위치설정 장치(900)에 명령할 수 있다. 또한, 센서(1000)는 치료될 표면에 대한 디바이스(950)의 위치를 검출하도록 포함될 수 있다. 이러한 실시예에서, 위치설정 장치(900)는 센서(1000) 피드백에 따라 치료될 표면에 대한 디바이스(950)의 위치 또는 배향을 응답적으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 위치설정 장치(900)는 디바이스(950)와 치료될 표면 사이의 지정된 분리 높이를 유지할 수 있다.
피하 지방으로의 전달이 달성되는 근적외선 내의 EMR 소스를 위한 수치 시뮬레이션 모델링은 2×2 인치 면적에 걸쳐 제곱된 센티미터당 1.5 와트에 대해, 12 mm 깊이에서 지방 조직이 50초 이내에 47℃에 도달하는 것을 나타낸다. 이 샘플 모델은 30℃에서 피부의 제어된 냉각을 또한 포함하였다. 시뮬레이션은, 냉각 없이, 피부 표면이 57℃ 초과의 허용 불가능한 온도에 도달할 것이라는 것을 나타낸다. 이 경우에, 모델은 또한 어떻게 지방 조직의 온도가 시간에 따라 쇠퇴할 것인지를 나타낸다. 이 모델은 환자가 50초 동안 하나의 구역에서 치료될 수 있고, 그 후에 로봇 제어부가 다른 50초 동안 에너지 소스를 다음 구역으로 이동한다는 것을 지시한다. 이는 다수의 구역으로 반복될 수 있어, 효율적인 고열 세포자멸사를 위해 그 온도가 40 내지 48℃의 타겟 온도 범위 미만으로 너무 많이 강하하기 전에 초기 구역으로 복귀하는 것만을 요구한다. 부가의 모델링 연구는 제2 치료 기간이 48℃ 온도에 도달하기 위해 더 적은 시간을 필요로 하고, 요구된 재가열 시간의 감소가 점근적이라는 것을 나타낸다.
이 모델이 규정된 조직 특성에 기초하는 예라는 것을 주목하는 것이 중요하다. 그러나, 체류 시간 및 재가열 사이클은 예를 들어, 환자 피부 타입, 환자 특성, 파장, 냉각 특성 등에 기초하여 케이스마다 조정될 필요가 있을 수도 있다. 부가적으로, 치료는 48℃를 타겟화할 필요가 없고 대신에 시술-특정 범위 내에서 더 낮은 온도를 타겟화할 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 예를 들어, 치료는 44℃와 같은 더 낮은 타겟 온도에서 성공적일 수 있다. 각각의 경우에, 환자 타입 및 치료 시간은 타겟 온도의 범위로 조정될 수 있다. 부가적으로, 몇몇 실시예에서, 온도는 고열 세포자멸사 타겟화된 범위로 온도를 다시 상승시키기 위해 재가열이 인가된 상태에서, 짧은 시간 주기 동안 40℃의 최소 유효 온도 미만으로 강하하도록 허용될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 적절한 입력 파라미터를 갖는 컴퓨터 제어의 적용이 효율적인 최적화된 치료 프로토콜을 허용한다.
에너지 소스가 온도의 예상된 쇠퇴 시간에 동일한 시간에 초기 치료 부위로 복귀하는 패턴이 스캐닝될 수도 있다. 타겟 온도로의 재가열은 제2 패스에 더 적은 시간을 필요로 하기 때문에, 에너지 소스는 조직에 걸쳐 제2 패스에 더 고속으로 이동할 수도 있다. 에너지 소스 스캐닝 패턴은 최소 시간에 최대 면적의 치료를 위해 최적화될 수도 있고, 환자 해부학 구조 및 조직 파라미터에 의존할 것이다. 스캔 속도 및 치료 패턴은 측정된 피부 온도 및 열 플럭스 및 예측된 피하 조직 온도에 기초하여 실시간으로 수정될 수도 있다. 에너지 소스 전력은 치료를 더 최적화하기 위해 에너지 소스의 이동 중에 변조될 수도 있다.
도 1을 재차 참조하면, 디바이스(950)는 몇몇 실시예에서, 빔 합성기(207)에 의해 방출된 합성된 빔을 방출하고 환자의 치료를 위해 파이버 출력(209)을 거쳐 수신되도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 디바이스(950)는 광파이버 출력 케이블(209)의 피팅(211)과 상호 교환 가능하게 결합할 수 있다. 일반적으로, 디바이스(950)는 미러, 빔 성형 광학계 또는 임의의 다른 적절한 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 파이버 출력은 환자 상에 직접 방출되거나 시준 디바이스에 정합될 수 있다. 유사한 방식으로, 2개 이상의 EMR 빔이 미러 및 빔 분할 광학계를 사용하여 자유 공간에서 합성될 수 있다. 환자 상의 원하는 빔 형상 또는 패턴은 렌즈, 렌즈 어레이, 회절 빔 성형기, 또는 임의의 가공된 확산 디바이스일 수 있는 광학 요소로 수정될 수 있다. 최종 빔 형상은 원하는 치료 패턴에 정합할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 출력 빔은 원하는 빔 직경, 전력 레벨에 정합하도록 조정될 수 있고, 시준되고, 분기되거나, 수렴할 수 있다. 전술된 바와 같이, 레이저 소스(203)의 하나 이상은 동시에, 교번적으로, 또는 순차적으로 동작될 수 있다. 파이버 케이블 및 라우팅 광학계가 수동 디바이스이기 때문에, 이는 각각의 레이저 소스(203)에 입력에 의해 제어될 수 있다. EMR 빔 스위치 또는 인터로크가 안전 및 조절 컴플라이언스를 위해 요구되는 바와 같이 포함될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 디바이스(950)는 위치설정 장치(900)에 의한 위치설정을 조정하기 위해 컴퓨터(107)에 피드백을 제공하기 위한 거리 센서를 또한 포함할 수 있다.
부가적으로, 위치설정 장치(900)에 장착되고 그리고/또는 결합되는 것으로서 도 1에 도시되어 있고 본 명세서에 설명되어 있지만, 몇몇 실시예에서, 디바이스(950)는 몇몇 실시예에서, 수동 핸드 피스로서 사용될 수도 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 이러한 실시예에서, 디바이스(950)는 임의의 위치설정 장치에 결합되지 않을 수도 있고, 대신에 디바이스(950)의 수동 조작 및 위치설정을 허용하기 위해 파이버 출력(209) 그리고/또는 냉각 공기 공급부에 의해서만 하우징(100)에 결합될 수 있다.
이제 도 17을 참조하면, 디바이스(1700)는 치료 영역에 접촉하지 않고 환자의 치료를 위해 파이버 출력(209)을 거쳐 수신된 EMR 빔을 방출하기 위해 구성된다. 특히, 디바이스(1700)는 치료 영역 상에 EMR 빔을 지향하고, 치료 영역 상에 냉각 기류를 지향하고, 치료 영역과 접촉하지 않고 치료 영역과 연계된 센서 피드백을 제어기(403)에 제공하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 디바이스(1700)는 장치는 치료 영역에 지향될 표면(1703)을 갖는 하우징(1701)을 포함할 수 있다. 기류 제어를 위한 적절한 형상을 보유하고 동작과 연계된 응력 및 힘을 견디기 위해, 하우징(1701)은 몇몇 실시예에서, 금속, 플라스틱, 투명 플라스틱, 글래스, 폴리카보네이트, 폴리머, 사파이어, 및 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. EMR이 치료 영역에 지향될 표면(1701)을 통해 전달되는 것을 허용하는 것이 바람직하면, 광학적 투명 재료로부터, 하우징(1701)의 적어도 일부, 특히 표면(1703)의 적어도 일부를 형성하는 것이 유리할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 전체 하우징(1701)은 광학적으로 투명할 수 있다. 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 하우징(1701)은 광학적으로 투명하지 않을 수도 있고, 반면에 표면(1703)은 투명하다. 그러나, 일반적으로, EMR 빔에 근접한 또는 일치하는 표면(1703)의 부분은 일반적으로 EMR의 전달과 간섭하지 않기 위해 광학적으로 투명해야 한다.
그를 통한 EMR 빔의 전달을 용이하게 하기 위해, 하우징(1701)은 표면(1703)을 포함하여, 하우징(1701)을 통해, 그리고 치료 영역 상에 EMR 빔을 지향하기 위해 파이버 출력(209)과 결합을 위한 EMR 포트(1707)를 또한 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, EMR 포트(1707)는 예를 들어, 루어 슬립(Luer slip), 루어 로크(Luer lock), 피팅, 파이버 커플러, 또는 임의의 다른 적합한 피팅과 같은 파이버 출력(209)을 결합하는 것이 가능한 임의의 피팅을 포함할 수 있다. 더 일반적으로, EMR 포트(1707)는 파이버 출력(209)에 의해 발생된 EMR 빔을 하우징을 통해 그리고 치료 영역을 향해 지향하기 위해 적합한 임의의 구성을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 디바이스(1700)는 특정 빔 형상을 생성하기 위한 빔 성형 광학계(도시 생략)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 빔 형상은 팽창 정사각형 빔일 수 있다. 그러나, EMR은 팽창 정사각형 빔인 것으로서 도 17에 도시되어 있지만, 예를 들어, 팽창, 수렴, 직선, 균질화, 시준, 원형, 정사각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 난형, 임의의 다른 적합한 형상, 또는 이들의 조합을 포함하여, 임의의 다른 빔 형상이 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다.
디바이스(1700)는 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 치료 영역을 냉각하기 위한 공기 냉각 장치로서 또한 기능할 수 있다. 이를 위해, 디바이스(1700)는 하우징(1701) 내로 기류를 수용하기 위한 하나 이상의 저온 공기 포트(1709)를 포함할 수 있다. 각각의 포트(1709)는 예를 들어, 하우징(1701) 내의 개구, 하우징과 유체 연통하는 튜브, 루어 로크 커넥터, 루어 슬립 커넥터, 피팅, 임의의 다른 적합한 디자인, 또는 이들의 조합을 포함하여, 기류 소스에 연결을 위한 임의의 적합한 디자인, 크기, 또는 형상일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저온 공기 포트(1709)는 하우징(1701)과 일체로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저온 공기 포트(1709)는 하우징(1701)에 부착되고, 체결되거나, 다른 방식으로 유체 연통하는 개별 요소일 수 있다.
저온 공기 포트(1709)를 거쳐 하우징(1701) 내로 수용된 기류는 치료 영역의 직접 공기 냉각을 위해 표면(1703)을 통해 치료 영역을 향해 지향될 수 있다. 특히, 표면(1703)은 치료 영역 상에 기류를 지향하기 위해 표면(1703) 내에 형성된 복수의 개구(1705)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 개구(1705)는, 치료 영역에 지향되는 EMR과 간섭을 회피하면서 치료적으로 허용 가능한 온도 범위로 치료 영역을 유지하기 위해 적합한 온도, 유량, 및 출구 유속에서 치료 영역 상에 기류를 지향하도록 위치될 수 있다. 이를 위해, EMR이 그를 통해 전달하는 표면(1703)의 부분(EMR 전달 구역)과 일치하는 또는 밀접하는 개구(1705)는 광학적 투명 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 개구(1705)가 EMR 전달 구역과 정렬되지 않으면, 이들 개구는 투명할 필요가 없을 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 개구(1705)는 적어도 EMR에 의해 조명된 치료 영역에 걸쳐 실질적으로 균일한 냉각을 제공할 수 있는 패턴으로 배열될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 실질적으로 균일한 냉각은 치룔 영역보다 큰 영역에 걸쳐 연장할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시술을 위해 타겟 온도 범위를 유지하기 위해 적절한 에너지를 전달하도록 프로그램된 바와 같은 제어기(403)에 의한 자동화 제어에 의해 또는 수동으로에 무관하게, 디바이스(1700)가 위치설정 장치(900)에 의해 하나의 치료 영역으로부터 다른 치료 영역으로 이동함에 따라, 치료 영역의 전냉각 및 후냉각이 허용된다.
균일한 유동을 촉진하고 원하는 냉각 속도를 유지하기 위해, 사용 중에, 개구(1705)는 실질적으로 균일한 냉각을 유지하고 효율적인 제트 충돌 냉각을 촉진하기 위해 타겟 표면으로부터 이격될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 개구(1705)의 출구 평면과 타겟 표면 사이의 간격은 영(0) 인치 내지 1 인치 초과의 범위로 유지될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 간격은 약 0.5 인치일 수 있다. 더 일반적으로, 실질적으로 균일한 냉각이 치료적으로 허용 가능한 온도 범위를 유지하기 위해 치료 영역에 제공될 수 있는 한, 개구(1705)와 타겟 표면 사이의 임의의 간격이 사용될 수 있다.
디바이스(1700)의 간격 및 위치설정은 일반적으로 도 9를 참조하여 전술된 바와 같이 위치설정 장치(900)의 조정에 의해 유지될 수 있다. 위치설정 장치(900)에 의한 디바이스(1700)의 위치설정을 용이하게 하기 위해, 디바이스(1700)는 몇몇 실시예에서, 위치설정 장치(900)(도 17에는 도시되어 있지 않음)와 디바이스(1700)를 동작식으로 결합하기 위한 디바이스 장착부(1715)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 디바이스 장착부(1715)는 위치설정 장치(900)와 제거 가능한 결합을 위한 플랜지를 포함할 수 있다. 그러나, 위치설정 장치(900)와 제거 가능한 결합을 제공하는 것이 가능한 임의의 디바이스 장착부(1715)가 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다.
디바이스 장착부(1715)를 포함하는 것으로서 그리고 위치설정 장치(900)에 장착되는 것으로서 도 17에 도시되어 있고 본 명세서에 설명되어 있지만, 몇몇 실시예에서, 디바이스(1700)는 몇몇 실시예에서, 수동 핸드 피스로서 사용될 수도 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 이러한 실시예에서, 디바이스(1700)는 디바이스 장착부(1715)를 포함하지 않을 수도 있고, 대신에 디바이스(1700)의 수동 조작 및 위치설정을 허용하기 위해 EMR 포트에서 파이버 출력(209) 그리고/또는 저온 공기 포트(1709)에서 냉각 공기 공급부에 의해서만 하우징(100)에 결합될 수 있다.
특히, 간격은 하우징(1701)에 장착되고 치료 영역을 향해 지향된 하나 이상의 위치 센서(1711)로부터의 실시간 피드백에 응답하여 위치설정 장치(900)를 동작하기 위해 컴퓨팅 디바이스(107) 및 제어기(403)를 위한 프로그램 명령을 제공함으로써 유지될 수 있다. 위치 센서(1711)는 디바이스(1700)와 타겟 영역 사이의 거리, 타겟 영역에 대한 디바이스(1700)의 배향, 및 타겟 영역 상의 디바이스(1700)의 위치 중 하나 이상을 검출하도록 구성될 수 있다. 위치 센서(1711)는 일반적으로 타겟 영역에 대한 디바이스(1700)의 위치의 비접촉 검출을 제공하기 위한 임의의 적합한 센서일 수 있다. 예를 들어, 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 위치 센서(1711)는 적외선 위치 센서일 수 있다.
시술 요구에 부합하는 것을 보조하기 위해, 몇몇 실시예에서, 디바이스(1700)는 치료 영역의 온도의 실시간 모니터링을 제공하기 위한 하나 이상의 온도 센서(1713)를 포함할 수 있다. 특히, 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 온도 센서(1713)는 치료 영역의 비접촉 온도 모니터링을 제공하기 위한 하나 이상의 비접촉 고온계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 온도 센서(1713)는 컴퓨터(107) 및/또는 제어기(403)에 실시간 온도 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터(107) 및/또는 제어기(403)는 이어서 치료적으로 허용 가능한 온도로 타겟 영역을 유지하기 위해 시스템(10)의 하나 이상의 동작 파라미터를 응답식으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 온도 센서(1713)에 의해 제공된 온도 피드백에 응답하여, 제어기(403)는 치료 영역과 디바이스(1700) 사이의 간격을 조정하도록 위치설정 장치(900)에 명령하는 것, 타겟 영역에 대한 방출된 EMR 빔의 스캐닝 속도를 조정하도록 위치설정 장치(900)에 명령하는 것, 냉각 공기 또는 가스의 유량을 조정하도록 펌프(507)에 명령하는 것, 냉각제 온도를 조정하여, 이에 의해 냉각 공기 또는 가스의 온도를 조정하도록 냉동 유닛(501)에 명령하는 것, 방출된 EMR 빔(들)의 전력을 조정하고 레이저 소스(203) 중 하나 이상을 셧오프하거나 활성화하도록 레이저 소스(203)에 명령하는 것, 방출된 EMR 빔의 빔 형상을 변경하기 위해 빔 성형 광학계를 조정하도록 디바이스(1700)에 명령하는 것, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 행할 수 있다.
이제 도 15를 참조하면, 공통 출력 디바이스(209)가 공통 출력 케이블(209)에 의해 전달된 총 EMR 전력의 단지 일부만을 각각 전달하는 2개 이상의 빔을 방출하기 위한 2개 이상의 출력 케이블(1501a, 1501b)을 제공하기 위해 빔 스플리터(도시 생략)에 의해 분할되어 있는 디바이스(1500)가 도시되어 있다. 대안적으로, 몇몇 실시예에서, 공통 출력 케이블(209)을 분할하기보다는, 2개 이상의 출력 케이블(1501a, 1501b)은 각각 단일의 레이저 소스(203) 및/또는 합성기(207)에 직접 접속된 개별의 비분할된 출력 케이블일 수 있다. 이러한 실시예에서, 어레이(200)는 각각의 이미터 케이블(1501, 1501b)을 거쳐 동일한 파장을 갖는 빔을 전달하기 위해 동일한 파장을 각각 갖는 대응하는 수의 레이저 소스(203)를 포함할 수 있다. 유리하게는, 이러한 실시예는 각각의 이미터 케이블(1501a, 1501b)이 단지 치료 영역의 치료를 위해 사용된 총 EMR 전력의 일부를 전달하도록 요구되기 때문에, 더 소형의, 더 저전력의, 더 저가의 레이저 소스(203)의 사용을 허용할 수 있다.
디바이스(1500)는 빔이 조명될 표면(S) 상에 개별적으로 충돌하고 치료될 피하 조직(T) 내의 표면(S) 아래에 중첩하도록 각도에서 출력 케이블(1501, 1501b)로부터 방출된 빔을 지향하도록 구성된다. 이러한 실시예는 일반적으로 표면(S) 상의 충돌점에서 더 낮은 전력 밀도 및 조직(T) 내의 중첩 구역에 더 높은 전력 밀도를 제공할 수 있다. 특히, 중첩 구역 내의 전력 밀도는 EMR 출력 케이블(1501a, 1501b)의 수, 각각의 EMR 빔의 파워, 및 중첩 구역 내의 각각의 빔의 빔 크기와 비례하여 스케일링될 것이다. 이에 따라, 임의의 수의 EMR 빔을 생성하는 임의의 수의 출력 케이블은 표면(S)에서 그리고 조직(T)의 중첩 구역 내에 원하는 전력 밀도를 제공하기 위해 원하는 바에 따라 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 4개의 빔이 제공될 수 있는 데, 여기서 2개의 쌍의 대향하는 빔은 표면(S) 상에 그리고 조직(T) 내에 직사각형 패턴을 투영하도록 경사각에서 빔을 방출하도록 정사각형 배열로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 대향하는 그러나 직교하는 위치로부터 2개 이상의 EMR 빔을 중첩하기 위해, 각각의 빔 푸트프린트는 치료 평면 상에 유사한 투영된 빔 푸트프린트를 생성하도록 직사각형일 수 있다. 더 일반적으로, 각각의 EMR 빔의 빔 형상은 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 분기, 시준, 수렴 원형, 정사각형, 직사각형, 임의의 다른 적합한 형상, 또는 이들의 조합일 수 있다.
이러한 구성은 예를 들어, 세포자멸사를 생성하기 위한 지방 조직의 고열을 위한 시술 중에, 대상물이 지방(지방질) 조직 내에서 대략 42 내지 47℃의 온도에 도달하기 때문에 유리하다. 이 시술 중에 지방 조직이 대략 2.8 mm만큼 피부 및 표피 아래에 위치되는 경우에, 그 내부의 활성 신경 종말을 포함하는 피부는 환자에 따뜻한 또는 심지어 뜨거운 느낌을 주는 온도에 도달할 수 있다. 저온 공기 또는 극저온 냉각이 통상적으로 제공되지만, 더 높은 EMR 전력 밀도가 그럼에도 불구하고 피부 온도를 불편한 온도로 상승시킬 수도 있다. 이러한 경우에, EMR 전력을 피부의 표면 상에 개별적으로 충돌하는 2개 이상의 빔으로 분할하는 것은 국부 피부 가열을 감소시킬 수 있다. 다른 한편으로, 모든 중첩하는 빔의 합산 전력은 EMR 빔이 중첩하는 장소에 집중된다. 최대 전력은 중첩 구역에서 달성되기 때문에, 더 높은 온도가 더 효율적인 세포자멸사를 위해 중첩 구역에서 달성될 수 있다. 역으로, 피부, 표피, 및 진피 상의 더 낮은 전력 밀도는 이들 구역에 더 낮은 온도를 야기할 것이다. 몇몇 실시예에서, 이러한 더 낮은 전력 밀도는 치료 중에 환자 편안함 및 안전을 유지하기 위해 피부 냉각 요구를 감소시킬 수 있다.
부가적으로, 출력 케이블(1501a, 1501b)에 의해 방출된 빔의 빔 충돌각을 설정하거나 조정함으로써, 조직 치료의 깊이는 제어될 수 있다. 특히, 수직에 대해 다중 빔의 각도를 감소시킴으로써, 중첩 구역은 조직 내로 더 깊게 형성되고 그리고/또는 조직 내로 더 깊게 연장할 수도 있다. 유리하게는, 조직(T) 내에 더 깊게 빔을 중첩함으로써, 더 많은 조직(T)이 시술 중에 치료될 수 있다. 부가적으로, 더 깊은 치료 영역은 단일 빔 시스템 또는 얕은 중첩 구역을 갖는 시스템보다 상이한 더 깊은 조직(T)을 타겟화할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 약 삼(3)도 내지 약 75도를 포함하여, 경사 입사각의 특정 선택 또는 조정은 충돌 표면(S)을 과열하지 않고 원하는 조직(T) 내의 원하는 깊이에 타겟화된 높은 EMR 전력을 제공할 수 있다.
이제 도 16a를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 디바이스(1600)는 치료를 보조하기 위해 EMR 에너지를 팽창하고, 균질화하고, 리포커싱하기 위한 하나 이상의 광학 요소를 포함할 수 있다. 특히, 조명될 표면(S)에 지향된 직선 빔은 작은 치료 영역에 EMR 전력을 집중할 수 있어, 온도 관리를 어렵게 하고 타겟 조직(T)을 치료하기 위한 부가의 이동 및 시간을 요구한다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 디바이스(1600)는 공통 출력 케이블(209)에 의해 방출된 빔의 크기를 팽창하기 위한 빔 팽창기(1601)를 포함할 수 있다. 특히, 도 16의 빔 팽창기(1601)는 회절 광학 요소(diffractive optical element: DOE) 빔 팽창기(1601)로서 도시되어 있다. 그러나, 임의의 빔 균질화기, 빔 팽창기, 또는 이들의 조합이 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다.
타겟 조직(T)이 조명될 표면(S) 아래에 있는(예를 들어, 지방 조직의 세포자멸사가 요구되는 장소) 용례에서, 빔 팽창기(1601) 단독은 빔 파워가 타겟 조직(T) 내에서 가장 확산되게 할 것이다. 이러한 구성은 피부 표면(S)이 더 집중된 빔 파워에 노출되고 따라서 타겟 조직(T)보다 더 신속하게 가열하기 때문에 조명된 피부의 열 관리를 더 어렵게 한다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 디바이스(1600)는 팽창된 빔을 리포커싱하기 위한 프레넬 대물 렌즈(1603)를 또한 포함할 수 있다. 도 16b에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, DOE 빔 팽창기(1601)와 프레넬 대물 렌즈(1603) 사이의 간격을 조정하는 것은 초점을 조정할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 빔은 타겟 조직(T) 내에서 더 좁도록(더 집중됨) 그리고 표면(S)에서 더 확산하도록 조정될 수 있어 피부 표면(S)이 타겟 조직(T)보다 더 서서히 가열하게 된다. 이제 도 16c를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 네거티브 프레넬 렌즈(1605)가 빔 팽창기(1601)와 프레넬 렌즈(1603) 사이에 위치되어 부가의 빔 성형을 허용할 수 있다.
도 1을 재차 참조하면, 시스템(10)은 몇몇 실시예에서, 치료 영역의 온도와 같은 동작 조건을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서(1000)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서(1000)는 컴퓨팅 디바이스(107)에 실시간 피드백을 제공하여, 컴퓨팅 디바이스(107)가 원한다면, 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소에 명령을 제공하여 피드백에 응답하여 시스템(10)의 하나 이상의 동작 특성을 변경할 수 있게 되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 위치설정 장치(900)는 체류 시간을 감소시키거나 증가시키도록 타겟 영역을 더 고속으로 또는 더 저속으로 스캔하고, 타겟 표면에 더 근접하여 또는 그로부터 더 이격하여 디바이스(950)를 이동시키고, 디바이스(950)를 재배치하고, 치료를 일시적으로 중지하고, 치료를 종료하고, 환자 냉각 시스템을 통한 냉각 유동을 증가시키거나 감소시키도록 명령될 수 있다.
환자 온도 데이터가 요구되면, 몇몇 실시예에서, 치료적으로 허용 가능한 온도 범위를 유지하기 위해, 피하 온도 예측 센서(1000)가 제공될 수 있다. 배경으로서, 종래 기술의 다양한 도구 및 방법은 인간 신체의 코어 또는 지방 온도를 비침습적으로 측정하려고 시도하였다. 몇몇은 마이크로파 구역에 흑체 방사선 신호에 의존한다. 다른 것들은 코어 온도를 예측하기 위해, 추정된 피부 및 조직 열전도도와 조합하여, 온도 센서를 이용한다. 이들 유형의 디바이스는 일반적인 미용 치료 세팅에 적용되기에 너무 대형이고, 복잡하거나 고가이다. 몇몇 디바이스는 코어 온도를 예측하기 위해 온도 센서를 갖고 피부에 가열된 센서를 부착하였다. 다른 접근법은 피부 표면 온도 및 에너지 입력을 모니터링하였다.
침습성 온도 측정이 가능하지만, 연계된 위험에 기인하여 바람직하지 않고, 완전 비침습성 고온 치료가 요구된다. MRI(Magnetic Resonance Imaging: 자기 공명 영상) 또는 진보형 초음파 디바이스와 같은 정교한 기구가 이들 측정이 가능하지만, 또한 다수의 치료 중에 즉시 사용되지 않는 고가의 대형 디바이스를 수반한다.
환자의 코어 신체 지방 온도를 측정하기 위한 비침습성 센서(1000)는 피부 표면 온도를 측정하기 위한 온도 센서(1001) 및 치료 부위 내 또는 외로의 열 유동을 측정하기 위한 열 플럭스 센서(1003)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 온도 센서(1001)는 예를 들어, 열전쌍 또는 비접촉 고온계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 열 플럭스 센서(1003)는 예를 들어, 열전쌍열(thermopile) 또는 제베크 효과 센서(Seebeck effect sensor)를 포함할 수 있다.
센서(1000)는 이어서 치료 중에 환자의 온도 및 열 플럭스를 연속적으로 모니터링하고 그 데이터를 프로세싱을 위해 컴퓨팅 디바이스(107)에 재차 공급할 수 있다. 온도 및 열 플럭스 데이터는 타겟 피하 지방의 온도를 추정하기 위해 환자 피부 타입, 연령, 크기, 체지방 비율 등과 같은 사용자 입력 데이터로 알고리즘에서 합성될 수 있다. 컴퓨터 시스템(107)은 이어서 센서(1000) 피드백에 응답하여 온도를 관리하기 위해 펄스 길이, EMR 소스 활성화, EMR 소스 전력, 치료 기간, 냉각 기류, 위치설정 장치의 스캐닝 속도 등과 같은 하나 이상의 동작 파라미터를 조정할 수 있다. 온도 센서(1001) 및 열 플럭스 센서(1003)의 모두를 포함하는 것으로서 도시되었지만, 몇몇 실시예에서, 센서(1000)는 단지 온도 센서(1001)만 또는 단지 열 플럭스 센서(1003)만을 포함할 수도 있다는 것이 본 개시내용의 관점에서 명백할 것이다.
몇몇 실시예에서, 연속적인 온도 모니터링이 시간 경과에 따른 온도 및 EMR 소스 변조를 예측하기 위해 EMR 조명 하에서 지방 구역 가열의 수치 유한 요소 시뮬레이션으로 시작할 수 있다. 특히, EMR 소스 가열은 시간 의존성 변조에 적용되고 침투 깊이에 따라 감소한다. 시술이 진행함에 따라, 피부 온도 및 피부 열 플럭스는 온도 센서(1001) 및 열 플럭스 센서(1003)를 사용하여 환자에 대해 측정된다. 다음에, 온도 및 열 플럭스 데이터, 환자의 고유 데이터, 및 유한 요소 모델이 입력되고 전체 알고리즘에서 합성되어 방사선 입력을 능동적으로 제어하고 지방 온도를 유효 범위로 유지한다.
냉각된 구역에서 환자의 피부 온도 및 피부 열 플럭스의 측정된 파라미터는 다양한 방식으로 측정될 수 있다. 피부 표면 온도는 조사된 구역에서의 비접촉 광학 고온계, 또는 서미스터 또는 열전쌍 패키지에 의해 이루어질 수 있다. 온도는 EMR 소스 조사 전, 중, 및 후에 모니터링될 것이다. 피부 온도의 변화율은 알고리즘에서 모니터링된다. 피부 열 플럭스가 능동적으로 모니터링된 냉각 유량과 조합하여 표면 온도 측정치를 사용하여 비접촉 방법으로 유도된다. 2개의 측정치가 열전달 알고리즘에 포함될 때, 피부 열 플럭스의 계산이 가능하다. 대안적으로, 표면 열 플럭스 센서가 열 플럭스 데이터를 제공할 수 있다.
이 알고리즘에 사용된 환자 데이터는 피부 타입 및 색조, 성별, 연령, 크기, 체중, 체질량 지수, 및 가능한 전치료 이력 및 피부 구별을 포함한다. 이용 가능할 때, 더 상세한 조직 데이터가 입력될 수 있다. MRI 또는 초음파 디바이스로부터 수집된 조직 프로파일링이 또한 조직 모델 내로 합체될 정확한 파라미터를 제공할 수 있다. 마이크로파 구역에서 흑체 방사선을 사용하는 비침습성 바디 코어 온도 측정 기구와 같은 다른 기술이 적용될 수 있다. 피부 색조 특징화와 같은 환자 인자가 예상된 EMR 전달 및 흡수값을 추정하기 위해 중요하다.
알고리즘은 제곱센티미터당 와트의 단위의, 플루언스(fluence)로서 알려진 치료 영역에 전달된 EMR 에너지, 뿐만 아니라 노출 기간을 제어하는 데 사용된다. 고열 지방 감소는 일반적으로 빔 위치의 온-오프 변조 가능한 이동에 의해 수행되는 데, 이는 효과적인 온도 범위를 유지하기 위해 구역을 재가열하도록 복귀한다. 피부 냉각은 편안함 레벨을 위한 피부 표면 온도 피드백(예를 들어, 30℃) 및 최대 안전 온도(예를 들어, 40℃)에 기초하여 제어되도록 예측된다. 전체 치료 주기는 몇분 내지 30분 초과 지속될 수 있다.
이제 도 12를 참조하면, 단일의 다이오드 드라이버를 갖는 다기능 미용 시스템의 전자 기기 및 제어를 위한 시스템(1200)의 개략도가 제공되어 있다. 특히, 고전압 ADC(411)는 공유된 다이오드 드라이버 모듈로부터 다수의 레이저 소스(203)를 동작할 수 있다. 이 경우에, 동일한 전압/전류 요구의 다수의 레이저 소스(203)가 단일의 다이오드 드라이버로부터 동작된다. 몇몇 실시예에서, 시스템(1200)은 도 4의 시스템(400)과 실질적으로 유사하다. 그러나, 도 12의 시스템(1200)은 단일의 다이오드 드라이버(1201) 및 다이오드 드라이버(1201)가 레이저 소스(203) 중 원하는 것을 선택적으로 구동하는 것을 허용하기 위해 다이오드 드라이버(1201)와 레이저 소스(203) 사이에 개재된 스위칭 디바이스(1203)를 포함한다.
다이오드 드라이버(1201)는 몇몇 실시예에서, 도 4와 관련하여 전술된 다이오드 드라이버(409)와 실질적으로 유사할 수 있다. 스위칭 디바이스(1203)는 몇몇 실시예에서, 요구된 바와 같은 각각의 레이저 소스(203)의 다이오드 부하 사이에서 드라이버(1201)를 스위칭하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스위칭 디바이스(1201)는 하나 이상의 고전류 기계 릴레이, 하나 이상의 솔리드 스테이트 릴레이(solid state relays: SSR), 또는 양자 모두를 포함할 수 있다.
스위칭 디바이스(1203)는 다이오드 드라이버의 '하이측'에 배치될 수 있고, 릴레이는 특정 레이저 소스(203)를 구동하기 위해 한번에 하나 선택될 수 있다. 릴레이는 선택된 레이저 소스(203)에 구동된 전류를 핸들링하는 것이 가능해야 한다. 릴레이 또는 SSR은 마찬가지로 레이저 소스(203)를 위한 안전 인터로크(safety interlock)(비상 전력 차단)로서 사용될 수 있다. 그러나, 도 12의 구성에서, 다수의 레이저 소스(203)가 한번에 하나 초과의 릴레이를 선택함으로써 구동될 수 없다. 이러한 구성은 서로 그리고 드라이버(1201)와 병렬로 레이저 소스(203)를 배치할 것이다. 드라이버(1201)가 충분한 전류가 가능하더라도, 2개의 레이저 소스(203) 사이에 수동 또는 능동 부하 공유가 존재하지 않는다. 다이오드들 중 하나가 더 낮은 저항을 가질 것이기 때문에, 그 디바이스는 전류를 '호그(hog)'하고, 과전력 공급하고, 번아웃될 것이어서, 제2 채널이 동일한 것을 수행하도록 한다. 이러한 번아웃이 매우 신속하게(몇 초) 발생할 수 있기 때문에, 스위칭 디바이스(1203)는 한번에 단지 하나의 다이오드만을 선택하도록 구성되어야 한다. 부가적으로, 다이오드 채널을 스위칭하는 것은 드라이버가 오프일 때 발생해야 한다. 특히, 다이오드 레이저 소스(203)는 니어 쇼트(near short)(다이오드 바아에 대해 약 3 밀리옴)에서 동작한다. 따라서, 능동 드라이버의 출력이 개방 부하로부터 다이오드 부하로 스위칭되면, 큰 과전류 스파이크가 발생하여, 다이오드를 손상하거나 파괴할 가능성이 있다.
SSR과 기계적 릴레이 사이에서 판정할 때, SSR은 더 고속이고, 더 신뢰적인 경향이 있고, 통상적으로 전기적으로 격리된 제어 라인을 필요로 하지 않는다. 그러나, 격리된 입력 SSR은 접지 루프 문제점에 대한 적은 우려를 갖는 다수의 다이오드를 위한 단일의 드라이버의 사용을 허용한다. 게다가, 고장의 경우에, 격리된 SSR 입력은 민감한 제어 회로를 위한 버퍼를 제공할 것이다.
이제 도 13을 참조하면, 몇몇 실시예에서, 다수의 EMR 소스(1303)에 전력 공급하기 위해 단일의 다이오드 드라이버 인쇄 회로(DPC)(1301)를 이용할 수 있는 스위칭 디바이스가 도시되어 있다. 고전류 용량 FET는 선택된 EMR 소스를 활성화하고 전력 공급하기 위해 스위칭 디바이스로서 사용될 수 있다. 이 도면은 단지 2개의 드라이버(LD1 및 LD2)만을 도시하고 있지만, 동일한 개념이 다수의 EMR 소스를 구동하기 위해 적용될 수 있다. 스위칭 FET로의 제어 입력은 프로세서(1305)로부터 라우팅된다. 이 디자인 접근법은 단지 선택된 드라이버를 구동하고 따라서 그 EMR 소스를 활성화하는 명령 신호로 릴레이를 스위칭하기 위한 필요성을 제거한다.
예시적인 실시예
일 실시예에서, 피하 지방 감소 및 피부 타이트닝을 동시에 수행하는 것이 바람직할 수도 있다. 그러나, 도 11의 인간 조직 프로파일에 도시되어 있는 바와 같이, 상이한 EMR 파장은 상이한 예측된 침투 깊이를 갖는다. 특히, 도 11은 각각의 파장에 대해, 다양한 깊이로 침투하는 EMR 에너지의 퍼센트를 퍼센트로 도시하고 있다. 더 일반적으로, 지방은 통상적으로 피부의 표면으로부터 5 mm 초과이다. 따라서, 예를 들어, 약 1064 nm(예를 들어, 약 400 nm 내지 약 3000 nm 또는 약 900 nm 내지 약 1100 nm)의 파장이 지방 조직의 고열을 위해 선택될 수 있는 데, 이는 이것이 피부, 표피, 및 진피를 통해 양호한 전달을 나타내고 지방 세포 내에 에너지를 축적하기 때문이다. 다른 한편으로, 피부 타이트닝은 일반적으로 콜라겐이 존재하는 표피 및 진피 내에서 더 높은 흡수를 나타내는 다른 파장을 필요로 한다. 따라서, 예를 들어, 약 400 nm 내지 약 3000 nm 또는 약 1300 nm 내지 약 1400 nm의 파장이 사용된다. 이들 EMR 빔 파장은 더 많은 에너지를 콜라겐에 축적하여, 괴사 및 결국에는 새로운 콜라겐 성장으로부터 피부 타이트닝을 생성한다.
이러한 실시예에서, 본 명세서에 설명된 다기능 미용 시스템(10)의 전력 및 제어 전자 기기(400)의 제어기(403)는 피부 타이트닝을 위해 적합한 파장을 갖는 EMR 빔을 생성하기 위해 제2 드라이버(409)/레이저 소스(203) 쌍을 동시에 활성화하면서 피하 지방 감소를 위해 적합한 파장을 갖는 EMR 빔을 생성하도록 제1 드라이버(409)/레이저 소스(203) 쌍을 활성화할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이러한 시술은 또한 RF(무선 주파수), MW(마이크로파), 초음파, 또는 극저온(저온 치료) 지방 감소 방법을 사용하는 시술들과 같은 다른 지방 감소 기술과 함께 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 몇몇 실시예에서, 전술된 방법은 예를 들어, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 전술된 바와 같이 지방 감소, 신체 피부 타이트닝, 얼굴 피부 타이트닝, 피부 리설페이싱, 피부 리모델링, 정맥 감소 또는 제거, 얼굴 색조 제거 또는 감소, 제모, 여드름 치료, 흉터 감소 및 제거, 건선 치료, 튼살 제거, 손발톱 무좀 치료, 백색피부증 치료, 문신 제거, 또는 이들의 조합을 포함하는 시술의 임의의 다른 시술 또는 조합을 수행하기 위해 적합한 파장을 방출하기 위한 드라이버(409)/레이저 소스(203) 쌍을 활성화하는 데 사용될 수 있다.
본 개시내용은 그 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 개시내용의 진정한 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수도 있고 등가물이 치환될 수도 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해되어야 한다. 게다가, 본 개시내용의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고, 다수의 수정이 특정 상황, 지시, 재료 및 물질의 조성, 프로세스 단계 또는 단계들에 적응되도록 이루어질 수도 있다. 모든 이러한 수정은 여기에 첨부된 청구범위의 범주 내에 있도록 의도된다.

Claims (42)

  1. 다기능 미용 시스템으로서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 위치되고 복수의 전자기 방사선(EMR) 소스를 갖는 전자기 어레이로서, 각각의 EMR 소스는 상기 EMR 소스 중 다른 EMR 소스에 의해 발생된 EMR 빔의 파장과는 상이한 파장을 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성되는 것인, 전자기 어레이;
    상기 EMR 빔을 치료 영역으로 지향시키기 위해 상기 EMR 소스 중 2개 이상을 동작시키도록 상기 어레이와 전자 통신하는 제어기; 및
    상기 제어기가 피드백에 응답하여 상기 다기능 시스템의 적어도 하나의 동작 조건을 조정하게 하기 위해, 규정된 파라미터에 기초하여 상기 제어기에 피드백을 제공하도록 상기 제어기와 전자 통신하는 센서
    를 포함하는 다기능 미용 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 휴대형으로 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 EMR 소스는 상기 EMR 소스에 의해 발생된 파장의 조합의 맞춤화를 제공하도록 상기 어레이 내에서 모듈식으로 교체 가능한 것인 다기능 미용 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 EMR 소스는 적외선 파장, 가시광 파장, 또는 자외선 파장 중 어느 하나를 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 2개 이상의 EMR 소스로부터 EMR 빔을 방출하도록 동시에, 순차적으로, 또는 교번하는 패턴으로 상기 2개 이상의 EMR을 동작시키도록 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 치료 영역을 치료적으로 허용 가능한 온도로 유지하기 위해 적어도 하나의 동작 조건을 조정하도록 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어기는 상기 치료 영역 상에 충돌하는 냉각 기류의 유량, 상기 치료 영역 상에 충돌하는 냉각 기류의 온도, 상기 치료 영역과 상기 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 냉각 장치 사이의 간격, EMR 빔의 파워, 상기 치료 영역에 대한 상기 EMR 빔의 스캐닝 속도, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 조정하도록 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 센서는 온도 센서를 포함하고, 상기 피드백은 상기 치료 영역의 온도를 나타내는 온도 데이터를 포함하고, 적어도 하나의 조정된 동작 조건은 방출된 EMR 빔 파워인 것인 다기능 미용 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 센서는 온도 센서를 포함하고, 상기 피드백은 상기 치료 영역의 온도를 나타내는 온도 데이터를 포함하고, 적어도 하나의 조정된 동작 조건은 상기 치료 영역 상으로 지향된 냉각 기류의 유량인 것인 다기능 미용 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 센서는 온도 센서를 포함하고, 상기 피드백은 상기 치료 영역의 온도를 나타내는 온도 데이터를 포함하고, 적어도 하나의 조정된 동작 조건은 상기 치료 영역과 상기 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 냉각 장치 사이의 간격인 것인 다기능 미용 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 치료 영역에 접촉하지 않고 피드백을 제공하도록 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 치료 영역에 EMR을 지향하는 EMR 경로를 더 포함하는 다기능 미용 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 경로는 2개 이상의 상이한 파장에 의해 타겟 영역의 동시 조명을 허용하기 위한 2개 이상의 광학적으로 분리된 출력 파이버(output fiber)를 포함하는 것인 다기능 미용 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키도록 상기 경로로부터 수신된 EMR 빔을 수정하기 위해 경로와 광학적으로 결합된 디바이스를 더 포함하는 다기능 미용 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 디바이스는
    팽창된 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키도록 EMR 빔을 팽창시키기 위한 광학 요소; 및
    상기 치료 영역 아래의 피하(subsurface) 치료 영역 내에서 EMR 빔의 팽창을 방지하도록 팽창된 빔을 포커싱하기 위한 프레넬 렌즈를 포함하는 것인 다기능 미용 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 경로와 복수의 출력 빔을 발생하기 위한 디바이스 사이에 광학적으로 결합된 빔 스플리터를 더 포함하고, 상기 복수의 출력 빔은 상기 치료 영역 상에 개별적으로 충돌하고 상기 치료 영역 아래의 사전결정된 거리에서 중첩하여 피하 치료 영역을 치료하도록 상기 디바이스에 의해 방출되는 것인 다기능 미용 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 디바이스는 복수의 출력 빔을 발생하기 위한 EMR 경로의 복수의 광학적 개별 부분과 광학적으로 결합되고, 상기 복수의 출력 빔은 상기 치료 영역 상에 개별적으로 충돌하고 상기 치료 영역 아래의 사전결정된 거리에서 중첩하여 피하 치료 영역을 치료하도록 상기 디바이스에 의해 방출되는 것인 다기능 미용 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 어레이는 상기 경로의 광학적 개별 부분에 의해 상기 디바이스로 지향되기 위해 동일한 파장을 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성된 EMR 소스 중 적어도 2개를 포함하는 것인 다기능 미용 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 치료 영역과 연계된 피드백을 제공하기 위한 센서와 결합되는 것인 다기능 미용 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 EMR 빔을 방해하지 않고 상기 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키도록 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키고, 상기 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키고, 상기 치료 영역과 접촉하지 않고 상기 치료 영역과 연계된 센서 피드백을 제공하도록 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  22. 제14항에 있어서, 상기 EMR 빔을 상기 치료 영역 상으로 지향시키도록 상기 디바이스를 위치설정하기 위해, 상기 하우징과 제1 단부에서 결합되고 상기 디바이스와 제2 단부에서 결합되는 장치를 더 포함하는 다기능 미용 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 장치는 상기 디바이스를 위치설정하기 위한 관절형 아암을 포함하는 것인 다기능 미용 시스템.
  24. 제22항에 있어서, 상기 장치는 상기 치료 영역에 대해 상기 디바이스를 위치설정하기 위해 상기 장치의 이동을 명령하기 위한 신호를 상기 제어기로부터 수신하도록 구성되는 것인 다기능 미용 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 장치는 상기 센서로부터 상기 제어기에서 수신된 피드백에 응답하여 상기 제어기로부터 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 센서는 위치 센서를 포함하고, 상기 피드백은 상기 치료 영역에 대한 상기 디바이스의 위치를 나타내는 위치 데이터를 포함하고, 적어도 하나의 조정된 동작 조건은 상기 디바이스의 위치인 것인 다기능 미용 시스템.
  26. 제1항에 있어서, 동작 중에 EMR 소스 또는 냉각 기류 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 냉각기를 더 포함하는 다기능 미용 시스템.
  27. 제1항에 있어서, 동작 중에 EMR 소스 또는 냉각 기류 중 적어도 다른 하나를 냉각하기 위한 제2 냉각기를 더 포함하는 다기능 미용 시스템.
  28. 다기능 시스템을 사용하는 미용 치료 방법으로서,
    하우징 내에 위치된 전자기 어레이와 전자 통신하는 제어기에 의해, 각각의 EMR 소스에 의해 발생된 EMR 빔을 치료 영역으로 지향시키도록 2개 이상의 전자기 방사선(EMR) 소스를 동작시키는 단계로서, 각각의 EMR 소스는 상기 EMR 소스 중 다른 EMR 소스에 의해 발생된 EMR 빔의 파장과는 상이한 파장을 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성되는 것인, 동작 단계;
    상기 제어기와 전자 통신하는 센서에 의해, 규정된 파라미터에 기초하여 상기 제어기에 피드백을 제공하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 피드백에 응답하여 상기 다기능 시스템의 적어도 하나의 동작 조건을 조정하는 단계
    를 포함하는 미용 치료 방법.
  29. 제28항에 있어서, 각각의 EMR 소스는 적외선 파장, 가시광 파장, 또는 자외선 파장 중 어느 하나를 갖는 EMR 빔을 발생하도록 구성되는 것인 미용 치료 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 동작 단계는 상기 치료 영역에서 치료적으로 허용 가능한 온도를 유지하기 위해, 상기 2개 이상의 EMR 소스로부터 EMR 빔을 방출하도록 동시에, 순차적으로, 또는 교번하는 패턴으로 상기 2개 이상의 EMR을 동작시키는 단계를 더 포함하는 것인 미용 치료 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 조정 단계는 상기 치료 영역을 치료적으로 허용 가능한 온도로 유지하는 단계를 더 포함하는 것인 미용 치료 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 치료 영역을 상기 치료적으로 허용 가능한 온도로 유지하는 단계는 상기 치료 영역 상에 충돌하는 냉각 기류의 유량, 상기 치료 영역 상에 충돌하는 냉각 기류의 온도, 상기 치료 영역과 상기 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 냉각 장치 사이의 간격, EMR 빔의 파워, 상기 치료 영역에 대한 상기 EMR 빔의 스캐닝 속도, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는 것인 미용 치료 방법.
  33. 제28항에 있어서, EMR 빔을 EMR 경로를 따라 상기 치료 영역 상으로 지향시키는 단계를 더 포함하는 미용 치료 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키기 위해 상기 경로와 광학적으로 결합된 디바이스 내의 EMR 빔을 수정하는 단계를 더 포함하는 미용 치료 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 수정 단계는
    상기 디바이스의 광학 요소에 의해, 팽창된 치료 영역 상으로 EMR 빔을 지향시키도록 EMR 빔을 팽창시키는 단계; 및
    프레넬 렌즈에 의해, 상기 치료 영역 아래의 피하 치료 영역 내의 EMR 빔의 팽창을 방지하도록 팽창된 빔을 포커싱하는 단계를 더 포함하는 것인 미용 치료 방법.
  36. 제34항에 있어서, 상기 수정 단계는
    상기 경로와 상기 디바이스 사이에 광학적으로 결합된 빔 스플리터에 의해, 복수의 출력 빔을 발생하도록 EMR 빔을 분할하는 단계; 및
    상기 디바이스에 의해, 상기 치료 영역 상에 개별적으로 충돌하고 상기 치료 영역 아래의 사전결정된 거리에서 중첩하여 피하 치료 영역을 치료하도록 복수의 출력 빔을 방출하는 단계를 더 포함하는 것인 미용 치료 방법.
  37. 제34항에 있어서, 상기 수정 단계는
    복수의 출력 빔을 발생하도록 EMR 경로의 복수의 광학적 개별 부분과 상기 디바이스를 광학적으로 결합하는 단계; 및
    상기 디바이스에 의해, 상기 치료 영역 상에 개별적으로 충돌하고 상기 치료 영역 아래의 사전결정된 거리에서 중첩하여 피하 치료 영역을 치료하도록 복수의 출력 빔을 방출하는 단계를 더 포함하는 것인 미용 치료 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 경로의 광학적 개별 부분에 의해 상기 디바이스로, 동일한 파장을 갖는 적어도 2개의 EMR 빔을 지향시키는 단계를 더 포함하고, 상기 어레이는 동일한 파장을 갖는 적어도 2개의 EMR 빔을 발생하도록 각각 구성된 적어도 2개의 EMR 소스를 포함하는 것인 미용 치료 방법.
  39. 제34항에 있어서, 상기 디바이스를 통해, 상기 EMR 빔을 방해하지 않고 상기 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 단계를 더 포함하는 미용 치료 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 디바이스에 의해, 상기 치료 영역 상으로 상기 EMR 빔을 지향시키는 단계, 상기 디바이스를 통해, 상기 치료 영역 상으로 냉각 기류를 지향시키는 단계, 및 상기 센서에 의해, 상기 제어기에 피드백을 제공하는 단계는 상기 디바이스 또는 상기 센서를 상기 치료 영역에 접촉시키지 않고 수행되는 것인 미용 치료 방법.
  41. 제28항에 있어서, 상기 조정 단계는 상기 제어기에 의해, 상기 치료 영역에 대해 상기 EMR 빔을 위치설정하기 위해 상기 하우징과 결합된 장치의 이동을 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 미용 치료 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 조정 단계는 상기 EMR 빔을 재배치하기 위해 상기 피드백에 응답하여 상기 장치를 이동시키는 단계를 더 포함하는 것인 미용 치료 방법.
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