KR20230010242A - 경피 제품 공급을 위한 웨어러블 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경피 제품 공급을 위한 웨어러블 장치에 관한 것으로, 외부 공동(6)을 갖는, 공진 시에 2개의 초음파 공진기(1,2)를 수용하는 헤드(3)를 포함한다. 제1의 더 원위의 공진기(1)는 제1 주파수에서 피부를 향해 방출하고 제2의 더 근위의 공진기(2)는 공동(6)을 둘러싸고 제2 주파수에서 피부에 평행하게 방출한다. 하나의 주파수는 고주파 소노포레시스(high-frequency sonophoresis, HFS)이고 다른 하나는 저주파 소노포레시스(low-frequency sonophoresis, LFS)이다. 제2 공진기(2)는 제1 공진기(1)로부터의 파(wave)가 통과할 수 있도록 구멍(7)을 포함한다. 제2 공진기(2)로부터의 파는 헤드(3), 홀(7) 및 공동(6)을 통과하여, 헤드(3)의 대향 영역에서 바운싱되고 제1 공진기(1)로부터의 파와 간섭한다. 파들 사이의 간섭은 피부의 투과성을 증가시키는 고정 필드를 생성하여, 감소된 크기의 장치가 웨어러블 내에 통합될 수 있게 한다.

Description

경피 제품 공급을 위한 웨어러블 장치

본 발명은 건강 및 퍼스널 케어(health and personal care) 분야, 보다 구체적으로 예를 들어 약물 및 화장품과 같은 활성 물질을 갖는 제품들을 공급하기 위한 분야에 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 경피(transdermally) 및 비침습적(non-invasively)으로 제품들을 공급하기 위한 웨어러블 장치이다.

인슐린 등과 같이 분자의 크기가 상당한 약물을 경피적으로 비침습적으로 공급하는 기술들과 장치들이 있다.

그러기 위해서는 약물이 환자의 피부 각질층을 통과하는 것이 필요한데, 특히 인슐린과 같이 분자량이 큰 분자들의 경우 흡수능이 떨어진다.

인간 피부의 구조는 지질 매트릭스에 각질층(corneocyte)이 박혀 있는 외부층(external layer)으로 구성된 각질층을 가지므로, 이 각질층을 통하여 확산되는 물질, 특히 인슐린과 같은 물질들은 피부의 모공보다 더 큰 분자 크기를 가지기 어렵다.

이러한 의미에서, (최대 150 V의 전압을 갖는) 전기영동(electrophoresis) 또는 더 낮은 전압을 갖는 이온토포레시스(iontophoresis)와 같은 몇몇 기술들이 초기에 개발되었다.

1950년부터는 피부에 닿는 유체에 초음파를 바르고 피부 내부에 바르는 물질이 들어있는 소노포레시스(sonopohoresis)의 이점들도 발견됐다. 초기에, 700 kHz 내지 10000 kHz의 주파수들(고주파 소노포레시스, HFS)를 사용하여, 초음파를 인가하지 않는 것보다 최대 10배 더 큰 전달로, 안정한 캐비테이션(cavitation)의 효과 덕분에, 지질 매트릭스 내의 각질층 내에서 거품이 진동하며, 소분자의 더 양호한 투과성을 가능하게 하기 위해 각질층의 층을 분해하는, 각질스테로이드를 전달하였다.

1990년대부터 캐비테이션이 초음파를 가할 때 피부를 통한 특정 물질의 전달을 향상시키고 액체에서의 캐비테이션과 관련된 효과가 빈도에 반비례하여 증가한다는 것을 알고 중저주파에서의 초음파 천공(sonoporation)에 대한 연구가 시작되었다. 저주파수 20-100 kHz (저주파수 소노포레시스, LFS)에 대한 효과가 연구되기 시작하였으며, 이는 LFS에서 주파수가 낮을수록, 투과성이 더 크다는 것을 발견하였으며, 이는 일시적인 공동현상이 LFS를 갖는 피부의 투과성을 개선시키기 위한 가장 중요한 메카니즘임을 입증한다.

1996년 이후, HFS 및 LFS의 적용과 관련하여 만족스러운 결과를 갖는 다중 주파수 소노포레시스에 관한 여러 연구가 발표되었다. 그러나, LFS 주파수의 적용을 위해, LFS 주파수 파를 제공하는데 사용되는 트랜스듀서의 크기는 주파수가 더 낮을수록 그리고 강도가 더 클수록 증가하므로, 충분히 높은 강도를 제공하는 장치의 크기는 웨어러블 장치의 일부가 되기에는 너무 높은 것으로 판명되는 단점이 있다. 즉, 필요한 강도를 달성하기 위해 사용되는 저주파 초음파 트랜스듀서는 너무 커서 웨어러블 장치에 추가될 수 없다,

본 발명은 비침습적 방식으로 제품을 경피적으로 공급하기 위한 장치를 기술하며, 이는 예를 들어, 하나의 동일한 헤드에, 하나는 원위 위치에 그리고 다른 하나는 근위 위치에 수납된, 압전 종류의 2개의 초음파 공진기의 조합으로 인해 웨어러블하며, 따라서 각각의 공진기는 헤드의 구성과 조합하여 변환기를 정의하며, 공진기들 중 하나는 LFS 주파수에서 공진하고 다른 하나는 HFS 주파수에서 공진하며, 마찬가지로 근위 위치에 위치된 공진기는 다른 더 원위 공진기로부터의 방출에 의해 통과되는 내부 관통 구멍을 가짐으로써, 양 공진기로부터의 방출이 상호작용하여 주어진 공진기 크기에 대한 투과성 효과를 증가시키는 고정 필드를 생성하여, 미리 결정된 성능을 얻기 위해 장치의 크기가 감소될 수 있게 한다.

본 발명의 장치에 의하면, 제품은 가역적인 방식으로 그리고 피부에 손상을 주지 않으면서 캐비테이션 및 개구 기공들을 통해 각질층을 통과한다.

본 발명의 장치는 임의로 의학적 용도를 갖지만, 후술하는 바와 같이 배타적 방식은 아니다.

일반적으로, 종래 기술의 상태에 따르면, 공진기들의 두께 및 크기는 그들이 작동하게 될 주파수 및 강도에 의해 정의된다. 그러나, 본 발명의 장치는, 그 설계가 그 헤드의 전체 구조에 걸쳐 상이한 방식으로 파면들(wavefronts)을 방출한다는 사실로 인해, 원하는 주파수들에서, 특히 LFS 주파수의 범위에서 공진 피크들을 획득하여, 결과적으로, 앞서 언급한 바와 같이, LFS의 경우뿐만 아니라 HFS의 경우 모두에서, 투과율의 효과를 증폭시키는 고정 필드를 생성하여, 원하는 주파수 및 강도에서 결과적인 파(wave)를 제공하는, 결과적인 파들을 증폭하도록 관리한다. 이 모두는 장치가 웨어러블한 것의 일부를 구성하기에 적합한 크기 내에 구축될 수 있게 한다.

장치의 구성은 다양한 제품을 공급하기 위하여 적용될 수 있도록 한다. 제품은 더 높거나 더 낮은 밀도 또는 점도를 갖는 액체일 수 있고, 마찬가지로 겔, 연고 또는 크림과 같은 비-액체 텍스처를 가질 수 있다. 상기 장치는 의료용 장치일 수 있는데, 그 이유는 액체 제품 및 비액체(non-liquid) 텍스쳐를 갖는 제품 모두 인슐린(insulin)과 같은 약물을 포함할 수 있기 때문이다. 대안적으로, 장치는 또한 액체일 수 있거나 비-액체 텍스처를 가질 수 있는 화장품 제품들과 같은 다른 유형의 제품들, 예를 들어, 전술된 바와 같은 크림, 겔, 연고 등을 공급하도록 구성될 수 있다.

본 발명은 근위 위치에 위치된 공진기가 LFS 주파수에서 공진으로 작동하고 원위 위치에 위치된 공진기가 HFS 주파수에서 공진으로 작동하는 바람직한 예시적인 실시예, 및 반대가 발생하는 다른 바람직한 예시적인 실시예를 가지며, 즉 근위 위치에 위치된 공진기가 HFS 주파수에서 공진으로 작동하고 원위 위치에 위치된 공진기가 LFS 주파수에서 공진으로 작동한다.

전술한 그리고 다른 이점들 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 몇몇 실시예들의 상세한 설명에 기초하여 더 잘 이해될 것이며, 이는 예시적이고 비제한적인 방식으로 해석되어야 하고 다음과 같다:
도 1은 장치 헤드의 개략적인 측면도이다.
도 2a 및 2b, 도 2a는 본 발명의 장치의 예시적인 제1 실시예의 구성의 개략적인 측단면도를 도시하는 반면, 도 2b는 헤드의 측단면도를 도시한다.
도 3a 및 3B, 도 3a는 본 발명의 장치의 제2 예시적인 실시예의 구성의 개략적인 측단면도를 도시하는 반면, 도 3b는 헤드의 측단면도를 도시한다

다음으로, 전술된 도면들 1-3B로부터의 도움으로, 일반적으로 제품을 경피적으로 공급하기 위한 웨어러블 의료 장치의 바람직한 예시적인 실시예에 대한 상세한 설명이 제공되며, 특별하지만 배타적이지 않은 방식으로, 약물, 보다 구체적으로는, 인슐린을 공급하기 위한 것이며, 제품이 캐비테이션 및 기공 개방에 의해 사용자의 피부의 각질층을 가역적으로 그리고 피부에 손상을 초래하지 않고 통과할 수 있게 한다.

도 1에 의해 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 하나의 동일한 헤드(3) 내에 수용되는, 예를 들어 압전 종류의 2개의 초음파 공진기(1, 2)를 포함한다. 헤드(3)는 사용자의 피부와 접촉하도록 의도된 근위 영역(4)뿐만 아니라, 근위 영역(4)으로부터 반대편이고 따라서 사용자의 피부로부터 더 멀리 떨어진 원위 영역(5)을 갖는다.

근위 영역(4)에서, 헤드(3)는 가스의 존재를 방지하고, 따라서 헤드(3)로부터 피부로 초음파의 전달을 가능하게 하기 위해, 사용될 때, 액체일 수 있거나 또는 연고, 크림 또는 겔과 같은 비-액체 텍스처를 가질 수 있는 초음파 전도성 물질을 수용하도록 의도된 외부 공동(6)을 갖는다. 일반적으로 초음파 전도성 물질은 반드시 이와 같을 필요는 없지만, 적용될 바로 그 제품과 일치한다. 특히, 제품이 공동(6) 내의 헤드(3) 상에 침착될 수 있고, 이어서 헤드(3)가 피부에 대해 적용되어 피부에 제품을 접촉시킬 수 있다. 대안적으로, 장치는 패치와 같은 제품(도시되지 않음)의 저장소(reservoir) 상에 적용될 수 있으며, 이는 (예를 들어, 접착제에 의해) 체결된 것으로 배열되거나, 사용자의 피부 상에만 중첩될 수 있다. 예시로서, 다른 가능성은, 장치가 특히 미리 결정된 용량에 따라 제품이 공급될 수 있도록 하기 위해 공동(6) 부근에서 헤드(3)에 분리 가능하게 또는 분리 가능하지 않게 부착 가능한 공급 요소들(supply elements)(도시되지 않음)를 더 포함한다는 것이다. 헤드(3)는 생체 적합성 재료 또는 재료들로 구성되는 것이 바람직하다.

공진기들(1, 2)은 원위 영역(5)에 위치되고 따라서 공동(6)에 의해 영향을 받지 않는 제1 공진기(1)뿐만 아니라, 아래에서 설명되는 바와 같이 공동(6)의 적어도 일부를 둘러싸는 근위 영역(4)의 제2 공진기(2)를 포함한다. 공진기(1, 2)들은 협대역 초음파를 방출하고 공진하기 위한 것이며, 각각의 공진기(1, 2)는 미리 결정된 주파수에서 동작한다.

예를 들어 디스크 형상일 수 있는 제1 공진기(1)는, 사용될 때, 사용자의 피부를 향해, 일반적으로 공동(6)을 향해 배향되는 상기 피부에 수직인 방향으로, 제1 주파수에서 초음파 방사를 방출한다. 또한, 제 2 주파수의 파를 방출하는 제 2 공진기(2)는 중공형이며, 즉 제 1 주파수의 파가 제 2 공진기(2)에 부딪히지 않고 통과할 수 있도록 내부 관통홀(7)을 갖는다. 바람직하게는, 상기 내부 관통홀(7)은 상기 제 1 공진기(1)보다 커서, 상기 제 1 공진기(1)에 의해 방출된 파는 모두 상기 제 2 공진기(2)의 홀(7)을 통과한다. 제 2 공진기(2)는 원형 또는 다른 유형인 준선(directrix) 뿐만 아니라 원형, 사각형 등의 모사체(generatrix)를 갖는지 여부에 관계없이 토로이드(toroid)의 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 환상의 토러스(torus), 즉 환상의 토러스, 또는 직사각형의 단면을 갖는 토로이드의 형상을 갖는다.

제1 공진기(1)는 제2 공진기(2) 위에 중첩하여 위치되지만, 상기 제2 공진기(2) 내에 수용되지 않는다, 즉, 그것은 상이한 높이에 있다. 중첩은 제1 공진기(1)에 의해 방출된 파가 제2 공진기(2)와 충돌하지 않고, 오히려 앞서 지적한 바와 같이 홀(7)을 통과할 수 있게 한다.

헤드(3)의 공동(6) 중 제2 공진기(2)의 높이에 대응하는 부분은 상기 제2 공진기(2)에 의해 둘러싸인다. 결과적으로, 제 2 공진기(2)에 의해 방출된 파들은 본질적으로 피부에 평행하고, 제 1 공진기(1)의 작용들의 투과 효과(permeabilizing effect)가 증폭될 수 있게 한다.

헤드(3)는 후술되는 바와 같이, 공진기들(1, 2)을 지지하고, 파들의 경로에 대한 물리적 연속성을 제공하고, 제1 및 제2 주파수들에서 공진을 야기하는 삼중 기능을 갖는다. 헤드(3)는 바람직하게는 알루미늄과 같은 금속, 또는 대안적으로 폴리프로필렌과 같은 생체적합성 중합체 재료로 제조된다. 바람직하게는, 헤드(3)는 모노블록(monobloc) 바디이다. 이와 같은 헤드(3)에 공진기들(1,2)을 조립하되, 공진기들(1,2)이 조립 완료되었을 때, 공진기들(1,2)에서 방사된 파가 헤드(3)에서 나오기 전에 가스 성분을 만나지 않고 헤드(3)로 순환하도록 구성하여, 공진기들(1,2)의 오작동을 방지할 수 있는 효과가 있다. 예로서, 도 2a, 2b, 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 헤드(3)는 제 2 공진기(2)의 홀(7)에 수용되고, 바람직하게는 홀(7)의 주변부를 점유하는 하우징된 부분(13)를 포함한다. 바람직하게는, 하우징된 부분(13)은 헤드(3)의 일체 부분을 구성한다.

전술한 바와 같이, 제 2 공진기(2)는, 예를 들어, 전술한 링 형상을 구비하기 때문에 홀(7)을 갖고, 공동(6)에 대응하여 헤드(3)의 내부에 수용되어, 공동(6)은 헤드(3)의 하우징된 부분(13)와 함께 홀(7)을 또한 점유한다. 결과적으로, 우선, 제1 공진기(1)에 의해 사용자의 피부를 향해 방출된 방사선은 홀(7) 및 공동(6)을 통과하여 피부에 도달한다. 둘째, 공진기 2에 의하여 발생하는 파가, 수평적으로, 헤드(3)에서 "무한대"로 탈출하지 못하고, 홀(7)을 통하여 방출되어, 헤드(3)와 공동(6)를 통하여, 이들이 충돌하는 이유로 헤드(3) 자체와, 공동(6)의 반대쪽 영역에서 튕겨나가는(bouncing off) 것이고, 모든 수평 방향에서 발생하므로, 공동(6) 내에서, 공진기 2로부터의 파가, 헤드(3)와, 공진기(2)로 둘러싸인 영역 내에서, 피부 쪽으로 가해지는 효과를 상승시키는, 공진 조건에 의하여, 헤드(3)와, 공진기 2로 둘러싸인 영역 내에서, 피부 쪽으로 가해지는 효과를 상승시켜, 영향을 받은 피부 영역에서의 투과성을 더욱 증가시키고, 따라서, 공급 효과를 상승시킨다. 따라서, 이러한 작은 크기의 소자에서 원하는 공진 및 강도 조건을 획득하여 웨어러블에 접목할 수 있다.

2개의 공진기들(1,2) 중 하나가 방출하는 주파수, 제1 (1) 또는 제2 (2)는, 다른 공진기들이 방출하는 주파수(1,2)인 더 높은 주파수보다 매우 낮은 주파수이다. 저주파수는 전형적인 LFS 구역, 즉, 가장 낮은 초음파 구역에서 대략 20 kHz 내지 100 kHz이다. 사람의 청력의 상위 역치(upper threshold)에서, 20 kHz에 더 가까운 값들은 비록 사용자들에서 청각적 불편함을 발생시키지만 만족스러운 결과들을 생성한다. 50 kHz 내지 60 kHz의 55 kHz 환경 내의 주파수가 바람직한 저주파수로서 선택되었다. 또한, 고주파는 전형적인 HFS 구역, 예를 들어 약 1 MHz, 800 kHz 내지 1200 kHz에 있다. 본 발명은 제1 주파수가 고주파수이고 제2 주파수가 저주파수인 경우, 또는 반대의 경우에 만족스럽게 작동한다.

상술된 헤드(3)에서 공진기들(1, 2)의 구성 및 그 조립체와 별도로, 본 발명의 장치의 다른 특징은, 이하에서 설명되는 바와 같이, 공진의 핸들링(handling)이다.

이전에 표시된 바와 같이, 공진기들(1, 2) 중 하나는 HSF 주파수에서 초음파를 방출하고 HSF 주파수에서 공진하기 위해 HSF 주파수에서 공급되도록 의도되는 반면, 다른 공진기(1, 2)는 LSF 주파수에서 초음파를 방출하고 LSF 주파수에서 공진하기 위해 LSF 주파수에서 공급되도록 의도된다. 공진기들(1, 2) 각각은, 구성되는 방법으로 인해, 특정 진동 모드(들)에 따라, 예를 들어 두께 모드 또는 반경 모드에 따라 그의 기본 진동 주파수를 갖는다.

예를 들어, 원통(디스크) 형상의 고체 공진기들(1, 2)은 공진기 크기가 증가함에 따라 감소하는 두께 모드의 기본 주파수를 갖고, 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 4 MHz 세라믹은 0.5 mm의 두께 및 6 mm의 직경을 가질 수 있는 반면, 2 MHz 세라믹은 1 mm의 두께 및 6 mm의 직경을 가질 수 있고, 1 MHz 세라믹은 2 mm의 두께 및 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 즉, 제1 공진기(1)와 같이 크기가 감소된 디스크 형상의 공진기(1,2)는 두께 모드에서 HFS 주파수에서 적응이 필요 없이 공진을 얻기에 적합하다.

그러나, 제 2 공진기(2)와 같은 예를 들어 토로이드 형상의 중공 공진기(1, 2)는 LFS 주파수에서 두께 모드 공진으로 작업하기 위해 웨어러블 장치에서 받아들일 수 없는 큰 크기를 가져야 한다.

상술한 단점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 제시된 2가지 유형의 해결책들을 제시하며, 이는 실시예에서 상세히 후술된다.

제1 해결책은, LFS 주파수가 제1 공진기(1)의 두께 모드에서의 기본 주파수가 아니더라도, LFS 주파수에서 공급될 때 LFS 주파수에서 유연한 확장 모드(flextensional mode)에서 공진하는 트랜스듀서를 구성하는 제1 공진기(1) + 헤드(3)의 조립체가 물리적 연속성을 갖고 형성되도록, 헤드(3)에 제1 공진기(1)와 접촉하도록 의도된 일부 컴포넌트(8, 9, 10)를 포함하는, LFS 주파수에서의 공진에서 작업하기 위해, 예를 들어 HFS 범위 내의 두께 모드에서의 기본 주파수를 갖춘, 디스크 형상의 제1 공진기(1)를 사용하는 것으로 구성되고, 이는 확고(solid)하다. 링과 같은 중공 형상(hollow shape)을 갖는 제2 공진기(2)는 HFS 범위 내의 두께 모드에서 기본 주파수를 가질 수 있어서, HFS 주파수가 공급될 때 HFS 주파수에서 공진할 것이다. 도 2a 및 도 2b에 따른, 아래에서 상세히 설명될 제1 예는 제1 해결책에서 설명된 것을 지원하는 치수들 및 특징들을 나타낸다.

또한, 제 2 해결책은 링과 같은 중공 형상을 갖는 제 2 공진기(2)가 그 크기 및 구성으로 인해, 두께 모드가 아닌 반경 모드에서 LFS 범위 내의 기본 주파수를 갖는다는 사실을 이용하는 것으로 구성된다. 따라서, 제2 공진기(2)는 LFS 주파수가 공급될 때 LFS 주파수에서 방사 모드에서 공진으로 작동할 것이다. 또한, 디스크 형상의 제 1 공진기(1)는, 그 치수로 인해, HFS 범위 내의 두께 모드에서 기본 주파수를 가질 것이며, HFS 주파수가 공급될 때 HFS 주파수에서 공진할 것이다. 도 3a 및 도 3b에 따른, 아래에서 상세히 설명될 제2 예는 제2 해결책에서 설명된 것을 지원하는 치수들 및 특징들을 나타낸다.

예시들에 대한 설명

본 발명의 장치는 굴곡-전송(flexion-transmission)(도 2a 및 도 2b 참조) 및 전송-전송(transmission-transmission)(도 3a 및 도 3b 참조)와 같은 공진기들(1, 2)의 상이한 유형의 동작에 기초할 수 있는 동작을 갖는다. 도 2a 및 도 2b에 따르면, 굴곡-전달(flexion-transmission)에서 동작하는 공진기들(1, 2)에 대해, 바람직하게는 금속으로 만들어진 멤브레인(8)은 일반적으로 헤드(3)의 일체형 부분으로서 배열되고, 제1 공진기(1)와 접촉하여 굴곡에 의해 진동한다. 또한, 헤드(3)는 2개의 돌출부들(9, 10), 하나의 근위(9) 및 다른 원위(10)를 더 포함할 수 있으며, 여기서 돌출부들(9, 10)은 미리 결정 LFS 주파수에서 유연한 확장 모드에서 제1 공진기(1)와 함께 공진에서 작업하기 위해 멤브레인(8)과 협력한다. 도 3a 및 도 3b에 따르면, 트랜스미션-트랜스미션의 경우, 멤브레인(8)은 필요하지 않지만, 헤드(3)는 진동을 전달하기 위한 트랜스미션 디스크(14)를 포함할 수 있다.

공동(6)의 높이는 제2 공진기(2)의 높이와 관련되며, 이는 바람직한 예시적인 실시예에 따르면 대략 1 내지 2 mm일 것이고, 공동(6) 내에 하우징 될 수 있는 원하는 제품 함량에 기초하여 선택되는데, 이는 감소된 양이 사용자가 공동(6) 내의 제품을 종종 교체해야 할 것을 요구할 뿐만 아니라 높은 양이 더 많은 양을 투여할 더 큰 위험을 야기할 것이기 때문이다. 공동(6)는, 사용되는 경우, 가스의 존재를 방지하고, 따라서, 헤드(3)로부터 피부로 초음파를 전달할 수 있게 하기 위해, 초음파 전도성 물질을 함유한다. 초음파 전도성 물질은 액체일 수 있거나, 초음파 전도성이라면 크림, 겔, 연고 등과 같은 비액체 텍스처를 가질 수 있다. 특히 초음파 전도성을 가진 경우 바로 적용할 수 있는 제품이 될 수 있다. 본 발명의 장치는 또한 비-액체 텍스처, 예컨대 전술한 크림, 겔, 연고 등을 갖는 제품들을 공급하는데 사용될 수 있다. 이를 위해, 첫째, 본 발명의 장치는 인체에 무해한 초음파 전도성 물질과 함께 사용되어 피부 내 캐비테이션 및 모공 개방 효과를 유발하고, 이후 이러한 효과를 이용하여 장치 없이 크림, 젤, 연고 등과 같이 액상이 아닌 질감의 활성 제품을 적용 및 흡수할 수 있는 장점이 있다.

예시적이고 비제한적인 예로서, 헤드(3)는 약 25 mm의 직경 및 약 2-10 mm, 바람직하게는 5-10 mm의 높이를 갖는 뒤집힌 U자형 단면을 갖는 원통형 형상을 갖고, 공동(6)은 대략 2-3,3 mm의 높이를 갖는다.

0.5 W/cm² 초과, 바람직하게는 1 W/cm² 초과의 높은 초음파 강도를 생성하는 파 방출은, 충분한 수의 캐비테이션 버블을 생성하고 캐비테이션 버블을 내포함으로써 피부 내의 포어를 개방하는 전술한 조합 효과를 촉진하기에 충분히 높은 음향 압력을 달성하기 위해 더 편리하다. 이러한 의미에서, 1 W/cm²보다 높은 강도는 충분히 적합한 것으로 간주된다. 여러 법들에 의해 부여된 제한을 만족시키기 위해서는 특히, 피부 손상의 종국적인 위험성을 방지하기 위해 강도 값을 1 W/cm² 내지 2 W/cm²로 유지하는 것이 바람직하다.

2개의 공진기들(1,2)을 갖는 헤드(3)의 특징부의 2개의 예시적인 예가 도 2a, 2 b, 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 아래에 도시되어 있다.

두 예들에서, 헤드(3)는 알루미늄으로 제조된 모노블록 바디이다. 대안적으로, 폴리프로필렌으로 제조된 모노블록 바디일 수 있다.

제1 예에 따르면, 굴곡-전송이라 불리는, 도면들 2a, 2b를 참조하면, 다음의 구성요소들이 포함된다:

- 0.5 mm ~ 1 mm의 가변 두께와 6 mm의 직경을 갖는 전력 용도의 세라믹 디스크로서 구성되고, 2 또는 4 MHz 두께의 기본 진동 주파수를 갖는 제 1 공진기(1).

- 직사각형 단면 및 원형 준선을 갖는 토로이드로 전력 용도의 세라믹으로 구성되고, 두께 2 ㎜, 외경 20 ㎜, 내경 14 ㎜, 및 두께 1 MHz의 기본 진동 주파수를 갖는 제2 공진기(2).

- 제 1 공진기(1)와 접촉하여 제 1 공진기(1)와 함께 제 1 공진기(1)에 의해 공급되는 유연한 확장 모드에서 진동하기 위해 제 1 공진기(1)와 제 2 공진기(2) 사이에 삽입된, 직경 11mm의 가변 두께의 진동 멤브레인(8).

- 멤브레인(8) 위에 가변 높이와 11 mm의 직경을 가진 공동(6).

- 2개의 돌출부들(9, 10), 하나의 근위 돌출부(9) 및 다른 원위 돌출부(10), 이들 사이에서 멤브레인(8)이 지지되고, 원위 돌출부(10)는 14mm의 외경 및 8mm의 내경을 갖는 반면, 근위 돌출부(9)는 11mm의 외경 및 8mm의 내경을 갖는다. 돌출부들(9, 10)은 55 kHz의 미리 결정된 LFS 주파수에서 제1 공진기(1)와 함께 공진에서 작동하기 위해 멤브레인(8)과 협력한다.

- 헤드(3), 공진기들(1, 2)을 고정시키기 위한 것으로, 멤브레인(8)과 돌출부들(9, 10)에 의해 부분적으로 구성되고, 제 1 공진기(1)에 의해 전송에 있어 진동을 공급받는다.

- 헤드(3)의 일부를 구성하고 홀(7)의 더 주변 영역에 하우징되도록 의도된 하우징된 부분(13).

- 제2 공진기(2)와 헤드(3) 사이의 가변적인 두께의 접착층(12).

제1 예에서, 제2 공진기(2)의 결합된 "두께" 모드가 사용되어, 부착되는 헤드(3)에 직접 전송으로 공진 진동을 전송하며, 여기서 제2 공진기(2)의 공진 주파수는 헤드(3)의 벽 두께로 인해 약간의 편차가 있지만, 본질적으로 제2 공진기(2)의 형상 및 재료에 의존한다. 마찬가지로, 제 1 공진기(1)는 55 kHz에서 굴곡 모드를 갖는 주 주파수에 대한 공급기로서 사용되며, 이는 제 1 공진기(1)의 특징, 특히 제 1 공진기(1)의 전체 굴곡, 및 진동 멤브레인(8) 및 돌출부들(9, 10)의 구성의 함수이다.

또한, 제2 예에 따르면, 전송-전송이라 불리는, 도 3a, 3b를 참조하면, 다음의 구성요소들이 포함된다:

- 두께 2mm, 직경 10mm의 전력 용도의 세라믹 디스크로 구성되며 두께가 1MHz인 주요 진동 주파수를 갖는 제1 공진기(1).

- 제2공진기(2), 세라믹으로 이루어지며, 직사각형 단면과 원형 준선을 갖는 토로이드(toroid), 두께 2mm, 외경 20mm, 내경 14mm이며, 주 진동수가 55kHz이다.

- 제 1 공진기(1)의 진동을 전송에 의해 수신하고 상기 진동을 제 1 공진기(1)로부터 공동(6)으로 전달하기 위해, 제 1 공진기(1) 상에 배열된, 11 mm의 직경 및 가변 두께를 갖는 트랜스미션 디스크(14).

- 트랜스미션 디스크(14) 위의 가변 높이, 약 3.5 mm 및 직경 11 mm의 공동(6).

- 공진기들(1, 2)을 고정하고, 부분적으로 트랜스미션 디스크(14)에 의해 구성되고, 제1 공진기(1)로부터의 전송에 의해 진동을 수신하는 헤드(3)

- 헤드(3)의 일부를 구성하고 홀(7)에 하우징될 하우징된 부분(13).

제 2 예에서, 제 2 공진기(2)의 제 1 반경 방향 모드는, 헤드(3)가 부착되는 헤드(3)의 벽들로의 제 2 공진기(2)의 반경 방향 전송에 의해, 저주파수에서, 헤드(3), 특히 하우징된 부분(13)의 유연한 확장 모드를 자극하기 위해 사용된다. 헤드(3)와 함께 제2 공진기(2)의 최종 주파수는 제2 공진기(2)의 전체 굴곡의 함수이고, 이경우 55 kHz이다. 또한, 제1 공진기(1)는 HFS 주파수의 두께 모드에 의한 직접 전송에 의해 동작한다.

제2 실시예에서는, 제1 실시예에서와 달리, 진동 멤브레인(8)이 통합되지 않고, 공진기들(1, 2)로부터 공동(6)으로의 파들의 직접 전송이 촉진된다. 제1 예는 제2 공진기(2)가 1-3 MHz와 같은 HFS에서 방출할 때, 55 kHz와 같은 LFS 주파수에서 공진을 제1 공진기(1) 및 멤브레인(8)에서 공동으로 획득하기 위해 굴곡에 의해 진동하는 멤브레인(8)을 포함한다. 반대로, 제2 예에서, 제1 공진기(1)에 대해, 제1 공진기(1)의 방출 및 공진 주파수는 유사하고, 1 MHz에 가까워서, 굴곡 대신 전송만이 존재한다. 따라서, 이 모델은 두 주파수에 대한 전송이 존재하기 때문에 전송-전송이라고 불리며, 이는 직접 달성된다. 양쪽 예들에서, 제 1 및 제 2 주파수들은 교환되었다: 제 1 예에서, 제 1 주파수는 LFS이고 제 2 주파수는 HFS인 반면, 제 2 예에서는, 그것은 반대이다.

2개의 예의 각각에 대해, 그리고, 일반적으로, 본 발명의 임의의 실시예에 대해, 헤드(3)는 금속, 예를 들어 알루미늄, 또는 대안적으로 생체적합성 재료, 예컨대 중합체, 예를 들어 폴리프로필렌으로 제조될 수 있다는 것이 예상된다.

Claims (15)

1. 경피 제품 공급을 위한 웨어러블 장치로서,
   헤드(3)로서,
   사용 시 사용자의 피부에 더 가깝도록 의도되는 근위 영역(4),
   상기 사용자의 상기 피부로부터 더 먼 원위 영역(5), 및
   상기 근위 영역(4)에서 정의되고, 사용될 때 상기 사용자의 상기 피부를 향해 배향되도록 의도되는 외부 공동(6)을 포함하는, 상기 헤드(3),
   상기 헤드(3)의 상기 원위 영역(5)에 하우징되고, 제1 주파수에서 공진으로 작동하고, 상기 제1 주파수에서 상기 사용자의 상기 피부를 향해 초음파를 방출하는 제1 공진기(1); 및
   상기 헤드(3)의 상기 근위 영역(4)에 하우징되고, 제2 주파수에서 공진으로 작동하고, 상기 제2 주파수에서 상기 피부에 평행한 방향으로 초음파를 방출하는 제2 공진기(2)를 포함하고;
   상기 제1 및 제2 주파수들 중 하나는 고주파 소노포레시스(HFS) 주파수이고 다른 하나는 저주파 소노포레시스(LFS) 주파수이며, 상기 헤드(3)는 상기 헤드(3)를 떠나기 전에 상기 공진기들(1, 2)에 의해 방출된 파들이 가스 물질을 만나지 않고 상기 헤드(3)를 통해 순환할 수 있도록 구성되고;
   상기 제2 공진기(2)는 상기 제1 공진기(1)로부터의 상기 파들이 상기 제2 공진기(2)에 부딪히지 않고 통과하도록 하기 위해 내부 관통홀(7)을 포함하고,
   상기 제2 공진기(2)의 높이에 대응하는 상기 헤드(3)의 상기 공동(6)의 일부는 상기 제2 공진기(2)에 의해 둘러싸이고,
   상기 제2 공진기(2)로부터의 상기 파들이 상기 헤드(3), 상기 홀(7) 및 상기 공동(6)을 통해 지향되어, 반대 위치에서 상기 헤드(3)로부터 튕겨나와 상기 제1 공진기(1)로부터의 상기 파들과 간섭하는 것을 특징으로 하는,
   장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 LFS 주파수는 50-60 kHz의 범위에 포함되는, 장치.
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 HFS 주파수는 800-1200 kHz의 범위에 포함되는, 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 공진기(1)는 디스크 형상을 갖는, 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 공진기(2)는 토로이드(toroid) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 공진기(1)는 상기 헤드(3) 및 상기 HFS 주파수에서 상기 제2 공진기(2)와 함께 상기 LFS 주파수에서 공진으로 작동하도록 의도되는, 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 공진기(2)는 HFS 주파수에서 공급될 때 HFS 주파수에서 두께 모드로 공진하기 위해 상기 HFS 범위 내에서 두께 모드내의 기본 진동수를 갖는 토로이드 형상을 가질 뿐만 아니라, 상기 제1 공진기(1)는 상기 HFS 범위 내에서 두께 모드내의 기본 진동수를 갖는 디스크 형상을 가지며, 상기 헤드(3)는 LFS 주파수에서 공급될 때 LFS 주파수로 공진하기 위해 상기 LFS 범위 내에서 유연한 확장 모드내의 기본 주파수를 갖는 트랜스듀서를 구성하는 물리적 연속성을 갖는 제1 공진기(1) + 헤드(3)의 조립체가 형성되도록 상기 제1 공진기(1)와 접촉하도록 의도된 적어도 하나의 컴포넌트(8, 9, 10)를 더 포함하는, 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 컴포넌트(8, 9, 10)는 굴곡에 의해 진동되고, 상기 제1 공진기(1)와 상기 제2 공진기(2) 사이에 삽입되어 상기 제1 공진기(1)와 접촉하는 멤브레인(8)을 포함하는, 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 컴포넌트(8, 9, 10)는 2개의 돌출부들(9, 10)을 더 포함하고, 하나의 근위(9) 및 다른 원위(10)를 포함하며, 이들 사이에서 상기 멤브레인(8)이 지지되는, 장치.
10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 공진기(1)는 HFS 주파수에서 공진으로 작동하고, 상기 제2 공진기(2)는 LFS 주파수에서 공진으로 작동하도록 의도된, 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 공진기(1)는 HFS 주파수로 공급될 때 HFS 주파수에서 두께 모드로 공진하기 위해 상기 HFS 범위 내에서 두께 모드내의 기본 주파수를 갖는 디스크 형상을 갖고, 상기 제2 공진기(2)는 LFS 주파수로 공급될 때 LFS 주파수에서 반경 모드로 공진하기 위해 상기 LFS 범위 내에서 반경 모드 내의 기본 주파수를 갖는 토로이드 형상을 갖는, 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 헤드(3)는 전송에 의해 상기 제1 공진기(1)로부터 상기 공동(6)으로 상기 진동을 전달하도록 상기 제1 공진기(1) 상에 배열되는 트랜스미션 디스크(14)를 더 포함하는, 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드(3)는 하나의 단일 모노블록 보디로 구성되는, 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드(3)가 금속 재료, 바람직하게는 알루미늄, 또는 생체적합성 중합체 재료, 바람직하게는 폴리프로필렌으로 제조되는 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드(3)는 상기 제2 공진기(2)의 상기 홀(7)의 적어도 일부를 점유하는 하우징된 부분(13)을 포함하는, 장치.

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