KR20210125058A - 광-열 타겟식 치료 시스템 및 관련 방법들과 함께 사용하기 위한 온도 감지 장치 - Google Patents

광-열 타겟식 치료 시스템 및 관련 방법들과 함께 사용하기 위한 온도 감지 장치 Download PDF

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KR20210125058A
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헨릭 호프반데르
마이클 존 에스테스
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액큐어 애크니 인코포레이티드
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Abstract

측정된 표면의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 시스템은, 시스템은: 1) 제1 온도 센서; 및 2) 내부에 통합된 제2 온도 센서를 포함하는 기준 표면을 포함한다. 제1 온도 센서는 측정된 표면의 적어도 일부 및 기준 표면의 적어도 일부 둘 모두를 동시에 커버하는 시야(field of view)를 포함하며, 따라서 측정된 표면의 일부 및 기준 표면의 일부 둘 모두의 제1 측정을 동시에 수행하도록 구성된다. 제1 온도 센서에 의해 취해진 기준 표면의 제1 측정은, 제1 온도 센서를 교정하는 데 사용하기 위해 제2 온도 센서에 의해 취해진 제2 측정과 비교된다.

Description

광-열 타겟식 치료 시스템 및 관련 방법들과 함께 사용하기 위한 온도 감지 장치
[0001] 본 출원은 2019년 2월 12일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Temperature Sensing Apparatus for Use with a Photo-Thermal Targeted Treatment System and Associated Methods"인 공동 계류중인 미국 가특허 출원 일련번호 제 62/804,719호의 이익을 주장하고, 이 출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 발명은 에너지-기반 치료들에 관한 것으로, 더 구체적으로, 에너지-기반 피부과 치료 동안 사용되는 온도 측정들의 정확도를 개선하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
[0003] 피지선들(sebaceous glands) 및 진피(dermis)와 같은 매체에 매립된 다른 발색단들(chromophores)은, 레이저와 같은 타겟식 광원으로 발색단을 가열함으로써 열적으로 손상될 수 있다. 그러나, 발색단을 손상시키기에 충분한 열 에너지의 인가는 또한, 주변 진피 및 위에 놓인 표피(epidermis)에 손상을 입힐 수 있고, 그에 따라, 표피 및 진피 손상뿐만 아니라 환자에게 고통을 초래할 수 있다.
[0004] 표피 및 진피 손상뿐만 아니라 환자의 고통을 방지하기 위한 이전의 접근법들은,
[0005] 1. 표피를 냉각시킨 다음, 광-열 치료를 적용하는 것; 그리고
[0006] 2. 표피를 냉각시키고, 또한 예열 프로토콜에서 표피 및 진피를 조절(즉, 예열)한 다음, 별개의 치료 프로토콜로 광-열 치료를 적용하는 것을 포함한다. 특정 경우들에서, 예열 프로토콜 및 치료 프로토콜은 동일한 레이저에 의해 수행되지만, 2개의 프로토콜들은 상이한 레이저 설정들 및 적용 프로토콜들을 수반하며, 따라서 치료 프로토콜 및 장비의 추가의 복잡성을 초래한다.
[0007] 이러한 접근법들 중 어느 하나의 경우뿐만 아니라 많은 에너지-기반 피부과 수술들에서, 치료 동안 피부 표면의 온도를 측정하는 것은 치료 프로토콜 및/또는 장비 설정들을 실시간으로 조정하는 데 사용될 수 있는 귀중한 정보를 제공한다. 예컨대, 피부과 수술들 동안 피부 표면 온도들을 측정하기 위한 유용한 수단들을 제공하는 비접촉식 온도 측정 방법들, 이를 테면 광학 및 이미징 기술들에 기반한 방법들이 존재한다.
[0008] 그러나, 피부 표면의 정확한 비접촉식 측정들은, 특히 피부과 수술이 피부 온도뿐만 아니라 온도 측정 장치에 영향을 미칠 수 있는 외부 기구들을 수반할 때 수행하는데 어려움을 겪는다. 예컨대, 피부과 수술 이전에 그리고 피부과 수술 동안 공기 냉각의 사용은, 피부 표면을 냉각시킬뿐만 아니라 비접촉 피부 표면 측정을 수행하는 센서의 성능에 영향을 미칠 수 있다.
[0009] 예로서, 비접촉식 피부 표면 온도 측정들을 수행하기 위한 하나의 접근법은 IR 카메라와 같은 다중-픽셀 적외선(IR) 센서를 활용하는 것이다. IR 카메라들의 경우, 측정 균일성(즉, 균일한 온도를 갖는 표면을 볼 때 IR 카메라의 상이한 픽셀들에 의해 측정된 온도의 차이)은 상당히 양호하다. 그러나, 절대 정확도(즉, 각각의 픽셀에 의해 또는 몇몇 인접한 픽셀들에 의해 기록된 측정들을 평균함으로써 측정된 온도의 절대 기록 값)는, 피부 표면 측정들을 위한 비접촉식 센서의 사용을 금지할 수 있는 측정 에러를 갖는다. 예컨대, 가장 정교한 IR 카메라들조차도, 카메라에서의 교정 오프셋 에러로 인해, 5℃로서 측정된 표면이 실제로 8℃에 있는 열악한 절대 정확도를 겪는다.
[0010] 다른 부정확한 현상은 "카메라 드리프트(camera drift)"이며, 이는 카메라의 정확도가, 이를 테면, 수술이 이루어지는 환경의 전체 환경 온도의 변화들에 기인하여 또는 피부과 수술과 관련된 이유들로, 이를 테면, 시간이 지남에 따라, 레이저 소스가 카메라가 장착된 구조물을 가열할 때 또는 공기 냉각으로부터의 스필-오버 에어(spill-over air)가 카메라에 충돌하여 카메라 본체의 온도에 영향을 미칠 때, 시간에 걸쳐 변하게 되며, 이는 결국 측정 에러를 초래한다.
[0011] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 측정된 표면의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 시스템이 개시된다. 시스템은: 1) 제1 온도 센서; 및 2) 내부에 통합된 제2 온도 센서를 포함하는 기준 표면을 포함한다. 제1 온도 센서는 측정된 표면의 적어도 일부 및 기준 표면의 적어도 일부 둘 모두를 동시에 커버하는 시야(field of view)를 포함하며, 따라서 측정된 표면의 일부 및 기준 표면의 일부 둘 모두의 제1 측정을 동시에 수행하도록 구성된다.
[0012] 제1 온도 센서에 의해 취해진 기준 표면의 제1 측정은, 제1 온도 센서를 교정하는 데 사용하기 위해 제2 온도 센서에 의해 취해진 제2 측정과 비교된다. 예에서, 제2 온도 센서는, 예컨대 리던던시(redundancy)가 요구되는 경우들에서 하나 이상의 개별 센서들을 포함한다. 그런 다음, 제1 측정이 제2 온도 센서에 의해 이루어진 판독을 사용하여 조정된다.
[0013] 다른 실시예에 따르면, 매체에 매립된 발색단을 타겟팅하기 위한 광-열 타겟식 치료 시스템은 제어기; 광-열 치료 유닛; 및 매체의 적어도 일부를 덮는 측정된 표면의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 시스템을 포함한다. 제어기는 광-열 치료 유닛을 사용하여 치료 프로토콜을 관리하도록 구성된다. 온도 측정 시스템은 1) 제1 온도 센서, 및 2) 제2 온도 센서가 내부에 통합된 기준 표면을 포함하며, 여기서, 제1 온도 센서는 측정된 표면의 적어도 일부 및 기준 표면의 적어도 일부 둘 모두를 동시에 커버하는 시야를 포함한다.
[0014] 또 다른 실시예에 따르면, 피부과 치료에 사용하기 위해 온도 측정 시스템을 연속적으로 교정하기 위한 방법은, 1) 제1 온도 센서를 사용하여, 측정된 표면의 제1 측정 및 기준 표면의 제1 기준 측정을 동시에 취하는 단계; 2) 기준 표면 내에 매립된 제2 온도 센서를 사용하여, 기준 표면의 제2 기준 측정을 취하는 단계; 3) 제1 기준 측정과 제2 기준 측정 사이의 비교 값을 계산하는 단계; 및 4) 비교 값에 따라 제1 온도 센서를 교정하는 단계를 포함한다.
[0015] 도 1은 실시예에 따른, 광-열 치료 시스템과 함께 사용하기에 적합한 스캐너 장치의 부분의 부분 절단도를 예시한다.
[0016] 도 2는 실시예에 따른 열 센서의 시야(FoV)를 예시하는 도면이다.
[0017] 도 3은 실시예에 따른, 광-열 치료 시스템과 함께 사용하기 위한 기준 표면의 정면도이다.
[0018] 도 4는 실시예에 따른, 최하부로부터 대각선으로 본 기준 표면의 ISO 뷰이다.
[0019] 도 5는 실시예에 따른, 기준 표면의 측면도이다.
[0020] 도 6은 도 5의 기준 표면의 삽입도(inset)의 확대도이다.
[0021] 도 7은 실시예에 따른, 피부 표면의 온도를 감지하는 예시적인 비접촉 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0022] 본 발명은, 본 발명의 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명된다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 구체화될 수 있으며, 본원에서 제시되는 실시예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 실시예들은, 본 개시내용이 철저하고 완전하도록, 그리고 당업자들에게 본 발명의 범주를 충분히 전달하도록 제공된다. 도면들에서, 층들 및 구역들의 크기 및 상대적 크기들은 명확성을 위해 과장될 수 있다. 유사한 숫자들은 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다.
[0023] 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 다양한 요소들, 구성요소들, 구역들, 층들 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있지만, 이들 요소들, 구성요소들, 구역들, 층들 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 이들 용어는 하나의 요소, 구성요소, 구역, 층 또는 섹션을 다른 구역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 아래에서 논의되는 제1 요소, 구성요소, 구역, 층 또는 섹션은 본 발명의 교시들로부터 벗어나지 않으면서 제2 요소, 구성요소, 구역, 층 또는 섹션으로 지칭될 수 있다.
[0024] "밑(beneath)", "아래(below)", "하부(lower)", "하에 있는(under)", "위에(above)", "상부(upper)" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는, 도면들에 예시된 바와 같은 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 피처의 관계 또는 하나의 요소를 설명하기 위한 설명의 용이성을 위해 본원에 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어가 도면들에 묘사된 배향에 부가하여, 사용 또는 동작시에 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 도면들의 디바이스가 뒤집힌 경우, "아래(below)" 또는 "밑(beneath)", "하에 있는(under)", 다른 요소들 또는 피처들은 "위에 있는(above)" 다른 요소들 또는 피처들로 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래" 및 "하에 있는"은 위에 있는 및 아래의 배향 둘 모두를 포괄할 수 있다. 디바이스는 달리 배향될 수 있고(90도 회전되거나 또는 다른 배향들로), 본원에서 사용되는 공간적으로 상대적인 설명어들이 그에 따라 해석된다. 부가하여, 층이 2개의 층들 "사이에" 있는 것으로 지칭될 때, 층이 2개의 층들 사이의 유일한 층일 수 있거나, 또는 하나 이상의 개재 층들이 또한 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[0025] 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하는 목적을 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수형의 단수 표현들은, 문맥상 명확하게 달리 지시되지 않으면, 복수형들을 또한 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용될 때, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어들은, 언급된 특징들, 인테거(integer)들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 인테거들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지는 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "및/또는(and/or)"이라는 용어는, 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함하며, "/"로 축약될 수 있다.
[0026] 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에", "연결된", "커플링된", 또는 "인접한"것으로 지칭될 때, 층이 다른 요소 또는 층에 직접적으로, 연결되거나, 커플링되거나, 또는 인접할 수 있으며, 또는 개재 요소들 또는 층들이 존재할 수 있음이 이해될 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 또는 층에 "바로 위", "직접 연결", "직접 커플링", 또는 "바로 인접"으로 지칭될 때에는, 어떠한 개재 요소들 또는 층들도 존재하지 않는다. 마찬가지로, 광이 하나의 요소"로부터" 수신 또는 제공될 때, 광은 그 요소로부터 또는 개재 요소로부터 직접 수신 또는 제공될 수 있다. 다른 한편으로, 광이 하나의 요소"로부터 직접" 수신되거나 제공될 때, 어떠한 개재 요소들도 존재하지 않는다.
[0027] 본 발명의 실시예들은, 본 발명의 이상적인 실시예들(및 중간 구조들)의 개략적인 예시들인 단면 예시들을 참조하여 본원에서 설명된다. 따라서, 예컨대 제조 기술들 및/또는 공차들의 결과로서 예시들의 형상들로부터의 변동들이 예상될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은, 본원에서 예시된 구역들의 특정 형상들로 제한되는 것으로 해석되어야 하는 것이 아니라, 예컨대 제조로부터 초래되는 형상들의 편차들을 포함하는 것이다. 따라서, 도면들에 예시된 구역들은 본질적으로 개략적이고, 그리고 이들의 형상들은 디바이스의 구역의 실제 형상을 예시하도록 의도되지 않으며, 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.
[0028] 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함함)은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 추가로, 일반적으로 사용되는 사전들에서 정의된 용어들과 같은 용어들은, 관련 기술 및/또는 본 명세서의 맥락에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 그리고 본원에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상화된 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것으로 이해될 것이다.
[0029] 여드름의 레이저 치료에서, 동작 열 범위는 일반적으로 상부 단부에서, 대략 55℃의 표피 및 진피 손상 임계 온도에서 그리고 하부 단부에서, 피지선을 대략 55℃의 손상 임계 온도로 가져 오는 데 요구되는 온도에 의해 제한된다. 임상 데이터에 기초하여, 터미널 피부 표면 온도로 표현되는, 여드름 치료를 위한 동작 온도 범위는 예로서 대략 45℃ 내지 55℃이다. 45℃ 미만의 피부 표면 온도들에서, 피지선에 대한 손상이 없는 것으로 결정되었다. 피부 표면 온도가 45℃ 내지 55℃일 때, 표피 손상 없이 다양한 정도의 피지선 손상이 존재한다. 55℃를 초과하면, 피지선의 손상 외에도 표피 손상이 존재한다.
[0030] 치료 프로토콜에 의해 타겟팅되는 피지선의 온도를 직접적으로 측정하기 위한 좋은 방법은 없지만, 피부 표면 온도는 피지선 온도의 표시자일 수 있다. 그런 다음, 피지선 온도와 피부 표면 온도 사이의 대응성을 제공하는 상관 모델(correlation model)은, 표피 및 진피에 대한 손상 임계치 미만으로 유지하면서 피지선 손상을 효과적으로 타겟팅하기 위해 피부 표면 온도 측정들을 사용하여 실제 치료 프로토콜을 맞춤화하는 데 사용될 수 있다. 상관 모델은, 예컨대, 분석적 열 전달 모델을 사용하여, 또는 특정 치료 프로토콜의 적용이 주어지면, 피부 표면 표면 온도를 피지선 손상과 상관시키는 임상 데이터를 (예를 들어, 생체조직검사(biopsies)를 통해) 사용함으로써 개발될 수 있다.
[0031] 그러나, 그러한 상관 모델들이 치료 프로토콜들에 통합될 수 있지만, 치료의 유효성 및 안전성은 여전히 피부 표면 온도 측정의 정확도에 좌우된다. 위에서 언급된 바와 같이, 예컨대 피부과 수술 동안 피부 표면 온도를 측정하는 다양한 비접촉식 방법들이 존재한다. 적외선(IR) 카메라들, 고온계들, 볼로미터(bolometer)들, 및 이중 파장 센서들과 같은 디바이스들은 피부 표면 온도의 판독을 제공할 수 있다. 그러나, 피하 피지선들에 열적 손상을 야기하기 위한 광-열 타겟식 치료와 같은 수술들의 경우, 피부 표면 온도의 정확하고 교정된 판독은 치료 영역 내 및 주위의 표피 및 진피에 대한 손상을 방지할 수 있다.
[0032] 본원에서 설명되는 시스템 및 연관된 방법들은 비접촉식 온도 측정들의 정확도를 상당히 개선하기 위한 빠르고, 저렴하며, 콤팩트한 시스템 및 방법을 제공한다. 아래의 논의의 대부분은 온도 센서로서 IR 카메라의 사용을 지칭하지만, 임의의 적절한 비접촉식 온도 측정 디바이스가 IR 카메라를 대체할 수 있고, 본 개시내용의 범주 내에 속할 수 있다.
[0033] 이제 도면들을 참조하면, 도 1은 실시예에 따른, 광-열 치료 시스템과 함께 사용하기에 적합한 스캐너 장치의 일부의 측면도를 예시한다. 스캐너(100)는, 치료 위치와 접촉하게 배치된 치료 팁(120)을 향해, 레이저 빔 경로(110)를 따라 베이스 스테이션(도시되지 않음)으로부터 레이저 빔(104)을 송신하기 위한 광섬유(102)를 포함한다. 스캐너(100)는 선택적으로, 치료 팁(120)에서 피부 상에 투사되는 광 빔을 성형하기 위한 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 치료 팁(120)은, 사용자가 원하는 치료 위치에 스캐너(100)를 위치결정하기 위한 시각적 가이드로서의 역할을 한다. 비접촉식 온도 측정을 허용하기 위해, IR 카메라(130)가 광학 경로(135)를 따라 치료 위치의 온도를 검출할 수 있도록, IR 카메라(130)가 스캐너(100)에 부착되고 치료 팁(120)을 향해 하방을 향한다. 실시예에서, IR 카메라(130)는 연속적인 표면 온도 측정들 사이에서 40 밀리 초 미만의 빠른 시간 응답을 갖는다. 부가적으로, 도 1에 도시된 실시예에서, 스캐너(100)는 냉각 공기 덕트(140)를 포함한다. 예로서, 공기 호스(도시되지 않음)가 나사식 개구(142)를 통해 냉각 공기 덕트(140)에 부착될 수 있다.
[0034] 도 2는 치료 팁(120)을 향해 보는 IR 카메라(130)의 시야(FoV)를 예시한다. IR 카메라의 FoV(210)는 일 실시예에 따라 타원형으로 표현된다. 스캐너(100)의 내부 표면에 부착된 치료 팁(120) 및 기준 표면(230)이 FoV(210) 내에서 보인다. 따라서, IR 카메라(130)는 처리 영역(222) 및 기준 표면(230)의 온도를 동시에 측정할 수 있다.
[0035] 실시예에 따른, 기준 표면의 추가적인 세부 사항들이 도 3 내지 도 6에 예시된다. 실시예에 따른, 최하부로부터 대각선으로 볼 때, 도 3은 기준 표면의 정면도이고, 도 4는 기준 표면의 ISO 뷰이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기준 표면(300)의 전방 표면은 텍스쳐(310)를 포함하며, 이는 기준 표면 자체 이외의 임의의 표면으로부터의 반사들 및 미광(stray light)을 FoV(210)로부터 멀어지게 스티어링한다. 예시적인 실시예에서, 기준 표면(300)은 또한, 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 기준 표면(300)이 스캐너(100)의 내측 표면에 부착될 수 있는 하나 이상의 장착 홀들(도시되지 않음)을 포함한다. 대안적으로, 기준 표면(300)은 IR 카메라의 FoV 내의 적절한 위치 상에 캡티브식으로(captively) 부착되거나 그와 달리 장착된다. 실시예에서, 기준 표면은 측정된 피부 표면의 측정된 방사율 값(emissivity value)과 대략 동일한 기준 방사율 값을 특징으로 한다. 다른 예에서, 기준 표면 상의 표면 코팅은 정반사(specular)가 아닌 대략 램버시안 반사(lambertian)인 광 산란 특성을 나타낸다.
[0036] 또한, 도 4에 예시된 예에서 볼 수 있는 바와 같이, 기준 표면(300)은 하나 이상의 삽입 홀들(405)을 포함하며, 그 하나 이상의 삽입 홀들(405) 내에 접촉 온도 센서(도시되지 않음), 이를 테면 집적 회로 온도 측정 디바이스, 저항성 온도 검출기, 열전대, 또는 서미스터가 기준 표면(300)의 온도를 직접 측정하기 위해 배치된다. 대안적으로, 접촉 온도 센서는 기준 표면(300)에 직접 부착되거나 그와 달리 통합될 수 있다. 접촉 온도 센서는 기준 표면과 직접 접촉할 수 있고, 일 실시예에서, 접촉 온도 센서는 기준 표면에 매립된다. 적절한 직접 접촉 온도 센서들은 서미스터들을 포함하며, 낮은 잡음 및 낮은 드리프트로 매우 정확한 온도 측정들을 제공하도록 선택되어야 한다. 실시예에서, 접촉 온도 센서는 높은 측정 정확도(예컨대, 0.1℃ 이내의 정확도)를 나타낸다. 접촉 온도 센서는 기준 표면과 양호한 열 접촉을 가져야 한다. 예컨대, 접촉 온도 센서에 의한 온도 측정이 기준 표면의 온도에 근접하게 대응하도록, 접촉 온도 센서와 기준 표면 사이에 열 페이스트 또는 열 접착제가 사용된다. 실시예에서, 기준 표면은 높은 열 전도율을 갖는 재료, 이를 테면 구리 또는 알루미늄으로 형성되고, 그에 따라, IR 카메라에 의해 측정된 기준 표면 온도가 접촉 온도 센서에 의해 측정된 기준 표면의 내부 온도와 실질적으로 동일해진다.
[0037] 도 5는 실시예에 따른, 기준 표면의 측면도이다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 텍스처(310)는 이 예시적인 실시예에서 톱니(sawtooth) 형상을 갖는다. 평탄하고 매끄러운 기준 표면이 사용되는 경우, 다른 표면들로부터의 반사들은 기준 표면으로부터 반사되어 카메라의 시야에 진입할 수 있고, 그에 따라, 잠재적으로 온도 측정 에러를 야기할 수 있다. 기준 표면의 전방 표면 상에 텍스처링을 포함시킴으로써, 외부 표면들로부터의 임의의 반사들은, 카메라가 치료 영역과 함께 기준 표면 자체만을 보도록 IR 카메라의 FoV로부터 멀어지게 지향된다.
[0038] 텍스처(310)의 추가 세부 사항들은, 도 5의 기준 표면의 삽입도의 확대도를 도시하는 도 6에 도시된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 텍스처(310)의 각각의 톱니 피처(600)는 제1 높이(602), 제2 높이(604) 및 각진 표면(606)을 포함하고, 톱니 피처들은 거리(608)만큼 분리된다. 제1 높이(602), 제2 높이(604), 각진 표면(606), 및 거리(608)는, 집합적 구조가 미광을 FoV(210)로부터 멀리 지향시키기 위한 광 배플(light baffle) 및/또는 반사기로서 기능하도록 구성된다. 빔 트랩들(beam traps), 광 배플들 및 레이저 빔 덤프들(laser beam dumps)에서 사용되는 텍스처들과 같은 다른 텍스처들이 또한 고려된다는 것이 주목된다.
[0039] 대안으로서, 온도 측정 시스템은 또한, 제1 온도 센서가 특정 시간 간격들로 기준 표면의 온도를 주기적으로 측정하도록 배열될 수 있다. 예컨대, 기준 표면은 위에서 설명된 바와 같이 제1 온도 센서의 시야에 포함될 수 있거나, 또는 기준 표면 온도의 주기적 측정은, 온도 센서의 시야를 스캐닝함으로써 제1 온도 센서에 의해, 예컨대, 제1 온도 센서와 측정된 표면 사이에 위치된 스캐닝 미러에 의해 이루어질 수 있다.
[0040] 도 7은 실시예에 따른, 피부 표면의 온도를 감지하는 예시적인 비접촉 방법을 예시하는 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 프로세스(700)는 온도 감지 프로토콜이 활성화되는 시작 단계(710)로 시작한다. 그런 다음, 단계(720)에서, 도 1에 도시된 바와 같은 셋업의 IR 카메라가 활성화된다. 그런 다음, 단계(722)에서, IR 카메라가 피부 표면 온도 및 기준 표면 온도를 측정한다. 일부 IR 카메라들이 내부 자기-보정/교정/셔터 기구를 갖는다는 것을 주목한다. 하나의 그러한 자기-보정은, 소위 "플랫 필드 보정(flat field correction)"이며, 이는 카메라 내의 각각의 픽셀이 일정한 온도 표면의 동일한 온도를 측정하는 것을 보장한다. 도 7에 설명된 방법은 IR 카메라 외부에 제공되는 기준 표면을 사용한다. 병렬로, 단계(724)에서, 기준 표면 내의 접촉 센서를 이용하여 기준 표면의 온도 판독이 이루어진다. 단계(726)에서, 단계(722)에서 IR 카메라에 의해 취해진 기준 표면 온도는 단계(724)에서 기준 표면 내의 접촉 센서로 취해진 기준 표면의 온도 판독과 비교된다. 만약 있다면, 단계(722)에서 측정된 온도와 단계(724)에서 취해진 판독 사이의 오프셋이 단계(728)에서 계산된다. 단계(730)에서, 728에서 계산된 오프셋은 IR 카메라에 의해 취해진 피부 표면 온도 측정을 보정하는 데 사용된다. 프로세스(700)는 종료 단계(740)에서 종료된다.
[0041] 다시 말하면, 비접촉식 센서에 의해 측정된 기준 표면 온도를 동일한 기준 표면에 대해 취해진 알려진 고정밀 접촉 측정과 비교함으로써, 오프셋이 계산되며, 이는 스킨 표면의 온도 판독을 보정하는 데 사용된다. 결과적으로, 비접촉식 측정의 정확도는, 특정 치료 프로토콜, 피부 냉각 수술들, 환자 파라미터들(예컨대, 나이, 성별, 인종, 특정 치료 위치)에 관계 없이 크게 개선된다. 프로세스(700)의 단계(724)에서 취해진 접촉 온도 측정은 722에서 취해진 모든 비접촉식 온도 측정에서 발생할 필요가 없다는 것을 주목한다. 예컨대, 오프셋이 한번 계산된 후에, 단계들(724, 726, 728, 및 730)은 잠재적인 교정 에러들을 보정하기 위해 주기적으로 수행될 수 있다.
[0042] 전술한 내용은 본 발명을 예시하는 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들이 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 신규한 교시들 및 이점들로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 예시적인 실시예들에서 많은 수정들이 가능하다는 것을 쉽게 인식할 것이다.
[0043] 따라서, 많은 상이한 실시예들은 위의 설명 및 도면들로부터 유래한다. 이러한 실시예들의 모든 조합 및 하위 조합을 문자 그대로 설명하고 예시하는 것은 과도하게 반복되고 혼란스럽게 만들 것이라는 것이 이해될 것이다. 따라서, 도면들을 포함하는 본 명세서는, 본원에서 설명된 실시예들의 모든 조합들 및 하위 조합들, 그리고 이들을 만들고 사용하는 방식 및 프로세스의 완전한 서면 설명을 구성하는 것으로 해석될 것이며, 임의의 그러한 조합 또는 하위 조합에 대해 청구항들을 지원할 것이다.
[0044] 예를 들어, 하기와 같은 실시예들이 고려된다:
[0045] 1. 측정된 표면의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 시스템을 위한 스캐너 배열체로서, 스캐너 배열체는, 1) 제1 온도 센서; 및 2) 내부에 통합된 제2 온도 센서를 포함하는 기준 표면을 포함한다. 제1 온도 센서는 측정된 표면의 적어도 일부 및 기준 표면의 적어도 일부 둘 모두를 동시에 커버하는 시야(field of view)를 포함하며, 따라서 측정된 표면의 일부 및 기준 표면의 일부 둘 모두의 제1 측정을 동시에 수행하도록 구성된다. 제1 온도 센서에 의해 취해진 기준 표면의 제1 측정은, 제1 온도 센서를 교정하는 데 사용하기 위해 제2 온도 센서에 의해 취해진 제2 측정과 비교된다.
[0046] 2. 항목 1의 스캐너 배열체에서, 제1 온도 센서는 적외선 카메라이다.
[0047] 3. 항목 1의 스캐너 배열체에서, 제2 온도 센서는 접촉 센서이다.
[0048] 4. 항목 3의 스캐너 배열체에서, 접촉 센서는 집적 회로 온도 측정 디바이스, 저항성 온도 검출기, 열전대 및 서미스터 중 적어도 하나를 포함한다.
[0049] 5. 항목 1의 스캐너 배열체에서, 기준 표면은 그 위에 텍스처를 포함한다.
[0050] 6. 항목 5의 스캐너 배열체에서, 텍스처는 기준 표면 이외의 임의의 외부 표면을 제1 온도 센서의 시야로부터 멀어지게 지향시키도록 구성된다.
[0051] 7. 항목 6의 스캐너 배열체에서, 텍스처는 톱니 패턴을 포함한다.
[0052] 8. 항목 1의 스캐너 배열체에서, 기준 표면은 측정된 표면의 측정된 방사율 값과 대략적으로 동일한 기준 방사율 값을 특징으로 한다.
[0053] 9. 항목 8의 스캐너 배열체에서, 기준 표면은 기준 방사율 값을 특징으로 하는 재료로 형성된다.
[0054] 10. 항목 8의 스캐너 배열체에서, 기준 표면은 기준 방사율 값을 특징으로 하는 재료로 코팅된다.
[0055] 11. 항목 1의 스캐너 배열체에서, 기준 표면은 온도 안정화 기구를 포함한다.
[0056] 12. 항목 1의 스캐너 배열체에서, 내부에 통합된 제3 온도 센서를 포함하는 제2 기준 표면을 더 포함한다.
[0057] 13. 매체에 매립된 발색단(chromophore)을 타겟팅하기 위한 광-열 타겟식 치료 시스템으로서, 이 시스템은 제어기; 광-열 치료 유닛; 및 상기 매체의 적어도 일부를 커버하는 측정된 표면의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 시스템을 포함한다. 제어기는 광-열 치료 유닛을 사용하여 치료 프로토콜을 관리하도록 구성된다. 온도 측정 시스템은 1) 제1 온도 센서, 및 2) 제2 온도 센서가 내부에 통합된 기준 표면을 포함하며, 여기서, 제1 온도 센서는 측정된 표면의 적어도 일부 및 기준 표면의 적어도 일부 둘 모두를 커버하는 시야를 포함한다.
[0058] 14. 항목 13의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 제1 온도 센서에 의해 취해진 제1 측정은 제2 온도 측정에 대하여 제1 온도 측정을 교정하는 데 사용하기 위해 제2 온도 센서에 의해 취해진 제2 측정과 비교된다.
[0059] 15. 항목 14의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 제1 및 제2 측정들은 처리 프로토콜 동안 현장에서(in situ) 취해진다.
[0060] 16. 항목 15의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 제1 및 제2 측정들은 진행중인 치료 프로토콜을 수정하기 위해 제어기에 의해 사용된다.
[0061] 17. 항목 16의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 제1 및 제2 측정들은 그에 따라 처리 프로토콜의 초기화 타이밍을 수정하기 위해 제어기에 의해 사용된다.
[0062] 18. 항목 16의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 제1 및 제2 측정들은 그에 따라 처리 프로토콜을 종결하기 위해 제어기에 의해 사용된다.
[0063] 19. 항목 13의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 기준 표면은 그 위에 텍스처를 포함한다.
[0064] 20. 항목 19의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 텍스처는 기준 표면 이외의 방사선을 제1 온도 센서의 시야로부터 멀어지게 지향시키도록 구성된다.
[0065] 21. 항목 20의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 텍스처는 톱니 패턴을 포함한다.
[0066] 22. 항목 13의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 온도 측정 시스템은 광-열 치료 유닛에 통합된다.
[0067] 23. 항목 13의 광-열 타겟식 치료 시스템에서, 측정된 표면 온도(즉, 표피 온도)의 시간 응답은 기저 진피 온도를 추정하는 데 사용되며, 그에 의해, 광-열 타겟식 치료 시스템에 의해 타겟팅되는 피지선의 온도의 보다 정확한 추정을 제공한다.
[0068] 24. 피부과 치료에 사용하기 위해 온도 측정 시스템을 연속적으로 교정하기 위한 방법으로서, 이 방법은: 1) 제1 온도 센서를 사용하여, 측정된 표면의 제1 측정 및 기준 표면의 제1 기준 측정을 동시에 취하는 단계; 2) 기준 표면 내에 매립된 제2 온도 센서를 사용하여, 기준 표면의 제2 기준 측정을 취하는 단계; 3) 제1 기준 측정과 제2 기준 측정 사이의 비교 값을 계산하는 단계; 및 4) 비교 값에 따라 제1 온도 센서를 교정하는 단계를 포함한다.
[0069] 본 명세서에서, 본 발명의 실시예들이 개시되었으며, 특정 용어들이 사용되지만, 이들은 제한을 목적으로 하는 것이 아니라 일반적이고 설명적인 의미로만 사용된다. 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들이 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 신규한 교시들 및 이점들로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 예시적인 실시예들에서 많은 수정들이 가능하다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 따라서, 모든 그러한 수정들은 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범주 내에 포함되도록 의도된다. 따라서, 전술한 내용은 본 발명을 예시하는 것이며, 개시된 특정 실시예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그리고 개시된 실시예들뿐만 아니라 다른 실시예들에 대한 수정들이 첨부된 청구항들의 범주 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 다음의 청구항들에 의해 정의되며, 청구항들의 등가물들이 그 안에 포함된다.

Claims (25)

  1. 측정된 표면의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 시스템을 위한 스캐너 배열체로서,
    상기 스캐너 배열체는,
    1) 제1 온도 센서; 및
    2) 내부에 통합된 제2 온도 센서를 포함하는 기준 표면을 포함하고,
    상기 제1 온도 센서는 상기 측정된 표면의 적어도 일부 및 상기 기준 표면의 적어도 일부 둘 모두를 동시에 커버하는 시야(field of view)를 포함하며,
    상기 제1 온도 센서는 상기 측정된 표면의 일부 및 상기 기준 표면의 일부 둘 모두의 제1 측정을 동시에 수행하도록 구성되고,
    상기 제1 온도 센서에 의해 취해진 기준 표면의 제1 측정은, 상기 제1 온도 센서를 교정하는 데 사용하기 위해 상기 제2 온도 센서에 의해 취해진 제2 측정과 비교되는,
    스캐너 배열체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서는 적외선 카메라인,
    스캐너 배열체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 온도 센서는 접촉 센서인,
    스캐너 배열체.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 접촉 센서는 집적 회로 온도 측정 디바이스, 저항성 온도 검출기, 열전대, 및 서미스터 중 적어도 하나를 포함하는,
    스캐너 배열체.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 온도 센서는 적어도 2개의 접촉 센서들을 포함하는,
    스캐너 배열체.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 표면은 그 위에 텍스처를 포함하는,
    스캐너 배열체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 텍스처는 상기 기준 표면 이외의 임의의 외부 표면을 상기 제1 온도 센서의 시야로부터 멀어지게 지향시키도록 구성되는,
    스캐너 배열체.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 텍스처는 톱니(sawtooth) 패턴을 포함하는,
    스캐너 배열체.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 표면은 상기 측정된 표면의 측정된 방사율 값과 대략적으로 동일한 기준 방사율 값을 특징으로 하는,
    스캐너 배열체.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 기준 표면은 상기 기준 방사율 값을 특징으로 하는 재료로 형성되는,
    스캐너 배열체.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 기준 표면은 상기 기준 방사율 값을 특징으로 하는 재료로 코팅되는,
    스캐너 배열체.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 표면은 온도 안정화 기구를 포함하는,
    스캐너 배열체.
  13. 제1 항에 있어서,
    내부에 통합된 제3 온도 센서를 포함하는 제2 기준 표면을 더 포함하는,
    스캐너 배열체.
  14. 매체에 매립된 발색단(chromophore)을 타겟팅하기 위한 광-열 타겟식 치료 시스템으로서,
    상기 광-열 타겟식 치료 시스템은,
    제어기;
    광-열 치료 유닛; 및
    상기 매체의 적어도 일부를 커버하는 측정된 표면의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 시스템을 포함하며,
    상기 제어기는 광-열 치료 유닛을 사용하여 치료 프로토콜을 관리하도록 구성되고,
    상기 온도 측정 시스템은 1) 제1 온도 센서, 및 2) 제2 온도 센서가 내부에 통합된 기준 표면을 포함하고, 그리고
    상기 제1 온도 센서는 상기 측정된 표면의 적어도 일부 및 상기 기준 표면의 적어도 일부 둘 모두를 커버하는 시야를 포함하는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서에 의해 취해진 제1 측정은, 상기 제2 온도 측정에 대하여 상기 제1 온도 측정을 교정하는 데 사용하기 위해 상기 제2 온도 센서에 의해 취해진 제2 측정과 비교되는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 측정들은 상기 치료 프로토콜 동안 현장에서(in situ) 취해지는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 측정들은 진행중인 치료 프로토콜을 수정하기 위해 상기 제어기에 의해 사용되는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 측정들은, 그에 따라 상기 치료 프로토콜의 초기화 타이밍을 수정하기 위해 상기 제어기에 의해 사용되는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 측정들은 그에 따라 상기 치료 프로토콜을 종결하기 위해 상기 제어기에 의해 사용되는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 기준 표면은 그 위에 텍스처를 포함하는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 텍스처는, 상기 기준 표면 이외의 방사선을 상기 제1 온도 센서의 시야로부터 멀어지게 지향시키도록 구성되는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 텍스처는 톱니 패턴을 포함하는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  23. 제14 항에 있어서,
    상기 온도 측정 시스템은 상기 광-열 치료 유닛에 통합되는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  24. 제14 항에 있어서,
    상기 측정된 표면 온도(즉, 표피 온도)의 시간 응답은 기저 진피 온도를 추정하는 데 사용되며, 그에 의해, 상기 광-열 타겟식 치료 시스템에 의해 타겟팅되는 피지선의 온도의 보다 정확한 추정을 제공하는,
    광-열 타겟식 치료 시스템.
  25. 피부과 치료에 사용하기 위해 온도 측정 시스템을 연속적으로 교정하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    1) 제1 온도 센서를 사용하여, 측정된 표면의 제1 측정 및 기준 표면의 제1 기준 측정을 동시에 취하는 단계;
    2) 상기 기준 표면 내에 매립된 제2 온도 센서를 사용하여, 상기 기준 표면의 제2 기준 측정을 취하는 단계;
    3) 상기 제1 기준 측정과 상기 제2 기준 측정 사이의 비교 값을 계산하는 단계; 및
    4) 상기 비교 값에 따라 상기 제1 온도 센서를 교정하는 단계를 포함하는,
    피부과 치료에 사용하기 위해 온도 측정 시스템을 연속적으로 교정하기 위한 방법.
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