KR102472301B1 - 동축 케이블을 구비한 전달 디바이스, 상기 디바이스를 포함하는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
디바이스는 서로 대략 동축 배열된 외부 도체(7)와 내부 도체(9)를 포함한다. 외부 도체는 내부 도체를 둘러싼다. 외부 도체(7)와 내부 도체(9)는 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)으로부터 외부 도체(7)의 전방 표면(7C)으로 뻗는 역선을 갖는 전자기장을 발생하도록 배열되고 구성된다. 상기 디바이스는 외부 도체와 내부 도체의 앞쪽에 배열된 에너지 전달창(13)을 더 포함한다.
Description
본 발명은 의료 디바이스 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 지방층을 제거하기 위한 디바이스 및 장치에 대한 개선에 관한 것이다.
오늘날에는, 미용 치료 분야에서, 지방 조직의 선택적 제거를 위한 수법이 매우 중요하다. 이를 위하여 각종 방법이 수년에 걸쳐서 개발되어 왔으며, 그 중 일부는 침습적 수술에 기반한다. 더욱 최근에는, 지방흡입술이라 불리는 치료가 널리 사용되어, 흡입을 통해서 지방 부분을 제거할 수 있도록 하고 있으며, 이때 작은 캐뉼러가 피부 내의 작은 절개부(수㎜ 넓이)를 통해서 삽입되어 지방 조직을 제거하거나 감소시키고 지방을 흡입한다. 흡입은 주사기에 의해서 수동으로 또는 적합한 흡입 디바이스를 사용하여 수행될 수 있다. 몇몇 경우에는, 흡입은 지방을 더 양호하게 액화시키기 위해 초음파, 진동 또는 워터 젯의 국부적인 적용과 조합될 수 있다.
침습적 수술이므로, 제거될 지방 조직의 양과 분포에 기초하여 국소 또는 전신 마취가 사용된다.
몇몇 경우에는, 지방 조직을 액화시키기 위하여, 지방분해 치료가 수행되는데, 여기서 액체(예를 들어, 대두 레시틴)가 제거될 지방층으로 주입되며, 상기 액체는 지방세포 용해, 즉, 세포막의 파괴, 따라서 지방세포의 액화를 초래하는데 적합하다. 이어서, 지방 분해로부터 생기는 생물학적 물질은 유기체에 의해 서서히 흡수된다.
더욱 최근에, 레이저-보조 지방흡입술 수법이 개발되었는데, 여기서 지방세포는 캐뉼러를 통해 도입된 광섬유에 의해서 조직 내로 반송되는 레이저 에너지에 의해서 지방을 액화시킨 후 흡입 캐뉼러에 의해서 흡입된다. 몇몇 경우에, 레이저-보조 지방세포 지방분해가 수행되고, 이어서 얻어지는 생물학적 재료가 흡입에 의해 제거되는 대신에 유기체에 의해 대사된다.
레이저-보조 지방분해를 위한 방법 및 디바이스가 US-B-6206873에 개시되어 있다.
대안적인 방법은 진피(derma) 및 피하지방으로 구성된 복부 조직의 주름을 둘러싸고 있는 판(plate)에 의해서 냉각시키는 것을 이용한다. 소정 시간 동안 냉각에의 노출은 지방세포 손상을 초래하고, 따라서 피하 지방조직의 세포 사멸을 초래한다. 이어서 지방은 유기체에 의해서 점차로 제거된다.
이미 보다 최근에, 경피 에너지 전달에 의해서 지방세포의 지방분해를 위한 방법이 제안된 바 있다. US-A-5,143,063은, 예를 들어, 피부에 적용될 에너지 전달 디바이스를 개시하고 있다. 에너지는 진피를 통해서 통과하고, 기저의 지방층에 도달하여, 지방세포 파괴를 초래한다. 종래 기술의 문헌에 있어서, 상이한 에너지 형태, 예를 들어, 초음파 또는 마이크로파 전자기 에너지의 사용이 개시되어 있다.
WO-A-96/40369는 마이크로파를 통한 지방 제거를 위한 장치 및 핸드피스(handpiece)를 개시한다. 핸드피스는 피하 지방층에서 목적하는 온도를 달성하기 위하여 집광 마이크로파 빔을 발생하는 안테나의 매트릭스를 구비한다.
EP-A-2767308(US-A에 대응)은 피하 지방층을 제거하기 위하여 마이크로파 에너지 전달을 위한 디바이스 및 시스템을 개시한다. EP-A-2767308에 기재된 실시형태에 있어서, 혼 안테나(horn antenna)에는 작은 직경의 내부 도체 및 내부 도체의 직경보다 10배 초과인 직경을 갖는 가장자리에서 종결되는 증가하는 직경의 나팔 형상의 외부 도체가 설치되어 있다. 나팔 형상의 외부 도체는, 내부 도체 직경의 배수만큼, 내부 도체에 관하여 돌출된다.
방사 에너지의 경피 전달을 위한 이러한 공지된 디바이스는 실질적으로 비침습적 치료를 허용하는 이점이 있지만, 이들은 특별히 효과적이지 않다.
따라서, 비침습적이지만 효과적인 지방분해 치료를 가능하게 하는 디바이스 및 장치를 제공할 필요성이 있다.
제1 양상에 따르면, 무선 주파수 에너지를 전달하기 위한 디바이스가 제공되되, 해당 디바이스는 서로 대략 동축으로 배열된 외부 도체와 내부 도체를 포함하며, 외부 도체는 말단 개방 동축 라인(open-ended coaxial line)을 형성하도록 내부 도체를 둘러싸고 있다. 말단 개방 동축 라인은, 예를 들어, 동축 케이블을 통해서 무선주파수 발생기, 전형적으로 무선주파수 전자기장 발생기에 접속된다. 무선주파수 발생기에 접속된 경우, 말단 개방 동축 라인을 형성하기 위하여 배열되고 구성된 외부 도체와 내부 도체는, 내부 도체의 전방 표면으로부터 외부 도체의 전방 표면으로 뻗는 역선(lines of force)을 갖는 전자기장을 발생한다. 말단 개방 동축 라인이 치료될 환자의 피부 표면과 연결될 경우, 이로부터 전자기장이 확산된다. 전달 디바이스를 기저 지방층이 (세포자멸사 기작을 촉발시킴으로써 지방세포 용해 및/또는 파괴를 포함하는 기작을 통해서) 없어져야 하거나 또는 제거되어야 하는 피부 영역과 접촉시킴으로써, 조직층에 관하여 대략 직교하여, 즉, 지방층과 근육 조직 사이뿐만 아니라, 표피와 지방층 사이의 계면 표면에 직교하여 뻗는 역선에 따라서, 피부에 전달 디바이스가 적용되는 영역 아래쪽의 조직에 전기장(electric field)이 전파된다.
결과적으로, 전류는 각종 층을 순차적으로, 즉, 연속하여 가로질러(cross), 더 많은 방열을 초래하고 따라서 더 많은 저항을 갖는 조직에서 더 많은 가열을 초래한다. 이들 조직은 참으로 지방층이며, 여기서 결과적으로 전기 에너지의 열 에너지로의 변환이 집중되어, 결과적으로 국부적인 온도 증가를 초래한다.
사실상, 전달 디바이스는 외부 도체와 내부 도체의 앞쪽에 배열된 에너지 전달창을 구비할 수 있다. 전달창은 이들 적용분야에 사용되는 전자기 방사 주파수에 대해서 투과성인 유전체의 판에 의해 구현될 수 있다. 유리하게는, 사용된 재료는 바람직하게는 또한 양호한 열 도체이다.
상기 창은, 예를 들어, 양호한 열 도체 및 열 손실을 낮추기 위하여 유전체이고 국소 가열의 어떠한 느낌뿐만 아니라 화상의 위험을 피하기 위하여 폐쇄된 판의 내부 표면을 따라 흐르는 냉각제에 의해 냉각될 수 있다. 실제로, 표피 및 진피를 통한 무선 주파수 에너지의 통과는 그 내부에 전자기 에너지의 열 에너지로의 변환 및 교차 조직의 결과적인 가열로 인한 열 생성을 초래한다. 표피와 접촉되는 냉각된 창은 열을 제거하고 조직 온도를 허용 가능한 값 이내로 유지시킨다.
추가의 양상에 따르면, 본 발명은 또한 무선주파수 발생기, 커넥터 및 위에서 기재된 바와 같은 전달 디바이스를 포함하는 무선 주파수 에너지 전달 장치에 관한 것이다.
추가의 양상에 따르면, 이하의 단계들을 포함하는, 지방층을 제거하기 위한 방법이 기재된다:
위에서 기재된 유형의 전달 디바이스를 표피 부분(표피 부분 아래쪽에 제거 또는 저감되어야 할 지방층이 위치됨)에 적용하는 단계; 및
전달 디바이스에 의해서, 표피 부분 아래쪽의 조직 용적에 표피에 관하여 대략 직교하여 뻗고 표피, 진피 및 진피 아래쪽의 지방 조직을 순차로 가로지르는 역선을 갖는 무선주파수 전자기장을 발생시키는 단계.
이와 같이 해서, 전류 흐름이 전자기장에 의해 발생되어, 지방 조직을 형성하는 지방세포의 적어도 일부의, 세포자멸사 기작을 통한 몇몇 지방세포의 즉각적인 용해 및/또는 후속적인 파괴를 초래하는데 충분한 온도까지 지방 조직의 국소 가열을 초래한다.
전달 디바이스, 이를 이용하는 장치 및 본 발명에 따른 방법의 추가의 유리한 특성 및 실시형태가 이하에서 본 발명의 설명의 통합된 부분을 형성하는 첨부된 청구범위에 그리고 본 발명의 비제한적인 실제적인 실시형태를 도시한 첨부 도면을 참조하여 기재된다.
본 발명은 본 발명의 비제한적인 실제적인 실시형태를 도시하는 첨부 도면 및 이하의 설명에 의해 더욱 잘 이해될 것이다. 특히, 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 전달 디바이스의 일 실시형태의 상부에서 본 축측 투영도;
도 2는 도 1의 디바이스의 바닥부에서의 축측 투영도;
도 3은 도 1 및 도 2의 디바이스의 평면도;
도 4 및 도 5는 도 3의 IV-IV 및 V-V를 따른 단면도;
도 6은 도 1의 전달 디바이스에 의해 발생된 전기장의 선의 패턴을 개략적으로 도시한 도면;
도 7은 치료 동안 조직 내부의 온도 분포의 시뮬레이션을 도시한 도면;
도 8은 도 1의 전달 디바이스를 사용하는 장치의 블록도;
도 9는 전달 디바이스의 추가의 실시형태의 길이방향 단면도.
도 1은 본 발명에 따른 전달 디바이스의 일 실시형태의 상부에서 본 축측 투영도;
도 2는 도 1의 디바이스의 바닥부에서의 축측 투영도;
도 3은 도 1 및 도 2의 디바이스의 평면도;
도 4 및 도 5는 도 3의 IV-IV 및 V-V를 따른 단면도;
도 6은 도 1의 전달 디바이스에 의해 발생된 전기장의 선의 패턴을 개략적으로 도시한 도면;
도 7은 치료 동안 조직 내부의 온도 분포의 시뮬레이션을 도시한 도면;
도 8은 도 1의 전달 디바이스를 사용하는 장치의 블록도;
도 9는 전달 디바이스의 추가의 실시형태의 길이방향 단면도.
예시적인 실시형태의 이하의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 상이한 도면에서 동일한 참조 부호는 동일 또는 유사한 요소를 식별한다. 부가적으로, 도면은 반드시 일정 척도로 그려진 것은 아니다. 또한, 이하의 상세한 설명은 본 발명을 제한하지 않는다. 대신에, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 규정된다.
본 명세서 전체에 걸쳐서 "일 실시형태" 또는 "실시형태" 또는 "몇몇 실시형태"란 언급은, 실시형태와 관련하여 기재된 특정 특성, 구조 또는 특징이 개시된 주제의 적어도 하나의 실시형태에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체를 통해서 각종 개소에서 어구 "일 실시형태에 있어서" 또는 "실시형태에 있어서" 또는 "몇몇 실시형태에 있어서"의 출현은 반드시 동일한 실시형태(들)를 언급하는 것은 아니다. 나아가, 특정 특성, 구조 또는 특징은 하나 이상의 실시형태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 몇몇 실시형태에 있어서, 핸드피스라고도 불리며 전체로서 부호 (1)로 표시된 전달 디바이스가 제공된다. 전달 디바이스(1)는 케이블, 예를 들어, 동축 케이블(3)에 의해서 도 8에서 부호 (5)로 개략적으로 표시된 무선주파수 발생기에 접속된다.
도 1의 실시형태에 있어서, 전달 디바이스(1)는 실질적으로 서로 동축인 외부 도체(7)와 내부 도체(9)를 포함하며, 외부 외부 도체(7)는 시트(seat) 또는 공동부(cavity)를 획정하며, 그 내부에 내부 도체(9)가 수용된다. 바람직하게는 도체(7)는 동축 케이블(3)의 "차폐부"로 통상 불리는 외부 도체에 결합되고, 내부 도체(9)는 동축 케이블(3)의 내부 도체에 결합된다. 이와 같이 해서, 전달 디바이스(1)의 외부 도체(7)가 접지되고, 감전사 위험 없이 작업자에 의해 유지될 수 있다.
내부 도체(9)는 외측을 향하여 대면하고 있는 전방 표면(9A)을 갖는다.
도체(7 및 9)는 무선주파수 발생기에 접속하기 위하여 동축 케이블(3)의 배출구에서 개방 단부 및 폐쇄 단부를 갖는 동축 라인을 형성한다.
외부 도체(7)는, 동축 케이블(3)의 중앙 도체(3C), 및 특히 차폐부와 중앙 도체 및 동일한 중앙 도체 사이에 개재된 유전체의 통과를 허용하는 중앙 구멍의 존재를 제외하고, 커버에 의해 형성되고 실질적으로 폐쇄된 제1 단부(7A)를 가질 수 있고, 컵-형상일 수 있다. 단부(7A)는 컵의 하단부를 형성한다. 참조 부호 (7B)는 실질적으로 환상 전방 표면(annular front surface)(7C)을 갖는 대향하는 개방 단부를 나타낸다. 외부 도체(7)는 내부 도체(9)가 수용되고 포함되는 내부 공간(8)을 획정한다. 내부 도체(9)는 외부 도체(7)와 대략 동축인 위치에 유지될 수 있다. 예를 들어, 외부 도체(7)와 내부 도체(9) 사이에 개재된 저-손실 유전체(11)로 이루어진 삽입부가 제공될 수 있다.
내부 도체(9)는 중실형의 원통형 요소로 구성될 수 있다.
외부 도체(7)의 개방 단부(7B)는 전방 표면(7C)에 의해 제한된 창을 획정한다.
외부 도체(7)의 전방 표면(7C)과 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)은 "d"로 표시된 대응하는 축방향 거리를 갖는다. 즉, 외부 도체(7)의 전방 표면(7C)은 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)에 대해서 거리 "d"만큼 축방향으로 돌출된다. 이 거리는 특히 전방 표면(9A)과 전방 표면(7C)을 각각 수용하는 2개의 평행한 평면 사이의 거리이다.
전방 표면(9A 및 7C)은, 도면에 도시된 바와 같이, 밀봉 링을 수용하기에 적합한 홈의 존재를 제외하고, 바람직하게는 평탄하다. 전기장선의 더 양호한 분포를 갖게 하기 위하여, 표면(9A 및 7C)은 바람직하게는 낮은 조도(roughness)를 갖는다. 이들은, 예를 들어, 겹쳐진 또는 연마된 표면일 수 있다.
바람직하게는, 전달 디바이스에 의해 발생된 전기장과 지방분해를 거친 환자의 신체 사이에 더 양호한 결합을 갖도록 하기 위하여, 거리 "d"는 내부 도체(9)의 외부 직경(D9)보다 낮고(도 4 및 도 5 참조), 바람직하게는 직경(D9)의 대략 절반 이하이다. 바람직하게는, 거리 "d"는 내부 도체(9)의 외부 직경(D9)의 1/4 이하이다. 더 바람직하게는, 거리 "d"는 직경(D9)의 대략 1/5 미만이다. 예를 들어, 거리 "d"는 직경(D9)의 대략 1/8 이하이다. 도 1 내지 도 7의 실시형태에서, 거리 "d"는 0과는 다르더라도, 그러나, 이것은 또한 0과 동일할 수 있으며, 즉, 표면(9A 및 7C)은 실질적으로 동일평면일 수 있다. 따라서, 거리 "d"가 0 내지 위에서 나타낸 바와 같은 최대값을 포함하는 전달 디바이스(1)를 제공하는 것이 가능하다.
몇몇 실시형태에 있어서, 외부 도체(7)는 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)에 관하여 뒤쪽으로 배열된 전방 표면(7C)을 가질 수 있다.
표면(7C)과 (9A) 사이의 축방향 거리 "d"는 디바이스의 효과적인 동작을 달성하기 위하여 작게 유지된다. 실제로, 이와 같이 해서, 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)과 외부 도체(7)의 전방 표면(7C) 사이에 뻗는 전기장선은 외부 도체(7)에 의해 획정된 용적 밖으로 대부분 전파되고, 위에서 언급된 전방 표면들에 대해서 직교하여 이들을 배열시킨다. 이것은 유리한데, 그 이유는 이하에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 이와 같이 해서, 최적 전류 흐름이 치료된 조직에서 발생되어, 열 증가가 지방 세포를 액화시키기 위하여 요구되는 지방층을 달성하기 때문이다.
도 4 및 도 5에서, (D7)은 외부 도체(7)의 내부 직경, 즉, 도체(9)가 수용되는 내부 공간(8)의 직경을 나타낸다. 유리한 실시형태에 있어서, 치료될 조직을 향하여 전달 디바이스로부터 뻗는 전기장선의 형상을 최적화시키기 위하여 그리고 조직과 효과적인 결합을 갖도록 하기 위하여, (D7)과 (D9)의 비는 너무 높지 않아야 하며, 즉, 표면(9A 및 7C)은 방사 방향으로, 즉, 전달 디바이스(1)의 축(A-A)에 대하여 직교하는 방향으로 서로 너무 멀리 떨어지지 않아야 한다. 유리한 실시형태에 있어서, 비 R은 R=D7/D9로서 정의되며, 즉, 외부 도체(7)의 내부 직경(D7)과 내부 도체(9)의 외부 직경(D9)의 비는 대략 1 내지 대략 2, 바람직하게는 대략 1.1 내지 대략 1.7, 더 바람직하게는 대략 1.2 내지 대략 1.5를 포함한다.
내부 공간(8)은, 투명한 벽을 통한 전자기장의 전파를 허용하기 위하여, 이용된 전자기 방사선에 대해서 투과성인(즉, 투명한) 벽에 의해서 정면에서 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 투명한 벽은 사파이어(알루미나 Al2O3 및 낮은 퍼센트의 기타 원자) 또는 양호한 열 전도도를 지니는 기타 적합한 유전체로 이루어진 판(13)을 포함할 수 있다. 판(13)은 플랜지(15)에 의해서 외부 도체(7)에 고정될 수 있다. 판(13)은 유리하게는 무선 주파수 에너지가 지방분해 치료를 위하여 전달될 환자의 표피와 접촉하도록 구성된다.
몇몇 실시형태에 있어서, 전달 디바이스(1)는 전달 디바이스(1)의 사용 동안 판(13)으로부터 열을 제거하도록 구성된 냉각 시스템을 포함하며, 따라서 관통하여 흐르는 전자기 에너지의 소산으로 인해 가열되는 표피 및 진피의 온도를 제한하고, 이에 따라서 환자에 대한 화상이나 문제를 회피하게 된다.
예시된 실시형태에 있어서, 냉각 시스템은 냉각제 유입 도관(17) 및 냉각제 유출 도관(19)을 포함한다. 냉각제 유동 도관(17, 19)은 전달 디바이스(1)의 축(A-A)과 평행하게 연장될 수 있다. 유리한 실시형태에 있어서, 냉각제 유동 도관(17, 19)이 외부 도체(7)에 설치되거나, 또는 이들은 도 5에 도시된 바와 같이 외부 도체(7)의 두께로 제공된 시트에 수용된다.
냉각제 유동 도관의 개수는, 예를 들어, 보다 효율적인 냉각제 순환을 갖도록 하기 위하여 표시된 것과는 상이할 수 있다. 냉각제는 기체, 또는 바람직하게는 액체일 수 있다.
예시된 실시형태에 있어서, 2개의 냉각제 유동 도관(17, 19)이 판(13)과 해당 판(13)을 향하여 대면하고 있는 내부 도체(9)의 전방 표면(9A) 사이에 제공된 간극(21)을 통해서 유체 흐름 가능하게 결합된다(fluidly coupled).
이 배열에 의하면, 냉각제는 강제 대류를 통해서 판(13)으로부터 열을 제거하기 위하여 그리고 단지 환자에 대한 과열 느낌 또는 화상을 회피하도록 충분히 낮은 온도에서 판의 외부 표면을 유지하기 위하여 간극(21)에서 순환될 수 있다.
도 6은 환자의 표피 표면에 적용되는 전달 디바이스(1)의 동작을 개략적으로 도시한다. 문자 S는 외부 표면을 나타내고, 문자 E는 표피층을 나타내며, 문자 A는 적어도 부분적으로 제거되어야 하는 지방세포에 의해 형성된 지방 조직층을 나타내고, 문자 M은 아래쪽의 근육층을 나타낸다. 도면은 개략적이며 반드시 일정 척도로 되어 있는 것은 아니다. 각종 층 사이의 계면 표면은, 실제로는 상이할 수 있더라도, 도면의 간략화를 도모하기 위하여 평탄한 표면으로서 표시되어 있으며, 예를 들어, 진피와 지방층은 다양한 두께를 가질 수 있다.
동축 케이블(3)을 통해서 공급된 무선주파수 전류에 의해 발생된 전기장의 역선 또는 장선(field lines)은 문자 F로 나타낸다. 이들은 내부 도체(9)와 외부 도체(7) 중 하나에서 다른 하나로 뻗는다. 특히, 역선(F)은 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)으로부터 뻗고 외부 도체(7)의 전방 표면(7C) 상에서 폐쇄된다. 잘 알려진 바와 같이, 전기장선들은 이들이 발생된 도체의 표면에 대해서 직교하여 이들 자체를 배열시킨다. 따라서, 전기장선(F)은 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)에 대해서 그리고 외부 도체(7)의 전방 표면(7C)에 대해서 직교한다. 장선의 이 직교성은 이들 표면이 낮은 조도를 갖게 함으로써, 예를 들어, 이들을 겹치게 하거나 연마함으로써 최적화된다. 이와 같이 해서, 장선들은 어떠한 조도에 대응해서도 변형되지 않는다.
도 6의 개략도로부터 용이하게 이해되는 바와 같이, 전달 디바이스가 표피(E) 상에 놓이면, 역선(F)들은 표피 표면(S)에 대해서 대략 직교하고, 따라서, 이들은 층(E, A 및 M)을 순차로 가로지른다. 전자기장에 의해 유도된 전류는 동일 방향으로 순환한다.
전기적 관점으로부터, 층(E, A 및 M)은 직렬로 배열된 전기 임피던스로서 간주될 수 있고, 따라서 말단 개방 동축 케이블에 의해 발생된 전기장에 의해 유도된 동일 전류(유도 및 변위 전류)가 가로지른다.
지방 조직(A)의 임피던스의 저항 부분은 표피 및 진피(E)뿐만 아니라 근육층(M)의 임피던스의 저항 부분보다 크므로, 2개의 동축 도체(7, 9)로부터 방출되는 전기장에 의해 반송된 에너지가 지방 조직 내에서 보다 큰 정도로 그리고 인접한 층들에서 보다 작은 정도로 소산된다. 따라서, 지방 조직에서는 보다 큰 에너지량이 축적되어, 인접한 조직(표피, 진피 및 근육)에 의해 달성된 온도보다 높은 온도까지 지방 조직의 국소 가열을 초래한다. 이와 같이 해서, 전달 디바이스(1)의 보다 큰 효율은, 전자기장이 조직 계층에 대해서 분극화되는 (예를 들어, 방사 유형의) 다른 디바이스에 대해서 제공된다. 이들 전달 디바이스에 있어서, 조직 계층은 평행한 저항의 배열처럼 거동한다. 이와 같이 해서, 전류는 바람직하게는 보다 낮은 저항을 가진 조직(피부 및 근육)에서 흘러서, 결과적으로 이들 층의 보다 가열을 초래하고 전달 디바이스의 보다 낮은 효율뿐만 아니라 환자에 대한 더 많은 문제를 초래한다.
도 7은 열 시뮬레이션에 의해서 얻어진 온도 분포를 개략적으로 도시한다. 등온선은 전달 디바이스 아래쪽의 조직층에서의 온도장(temperature field)을 나타낸다. 가장 낮은 온도는 피부의 것인데, 부분적으로는 그 이유는 표피의 낮은 저항으로 인한 저감된 에너지 소산 때문이고, 주로 그 이유는 전달 디바이스에 편입된 냉각 시스템을 통해 달성되는 냉각 효과 때문이다. 가장 높은 온도는 지방층에서 달성되는데, 그 이유는 이 조직의 전기 임피던스의 높은 저항 부분, 따라서 높은 양의 전력이 열로 전환되는 것 때문이다.
전달 디바이스(1)의 부품의 치수는, 예를 들어, 치료될 신체 부분에 기초하여 적합하게 선택될 수 있다. 보다 작은 전달 디바이스는 작은 신체 영역 및/또는 달성되기 더 어려운 신체 영역, 예를 들어, 안쪽 대퇴부를 치료하기 위하여 제공될 수 있다. 보다 큰 전달 디바이스는 복부, 등 및 둔부와 같은 더 큰 영역 및/또는 더 많은 접근 가능한 영역을 치료하는데 사용될 수 있다.
도체(7 및 9)의 말단 개방 동축 라인 형태는, 동축 케이블이 생물학적 조직에 적합한 특징적인 임피던스를 갖도록 설계되고, 따라서 전자기장이 정합되지 않는 부하를 구성하는 공기 중에서 전파될 수 없기 때문에, 전달 디바이스가 신체 표면으로부터 멀리 이동될 때, 전력 공급이 중단되도록 되어 있다. 이것은 디바이스(1)를 본질적으로 안전하게 만든다.
도 8은, 장치(10)의 일반적인 개략도를 도시하는데, 여기서 위에서 기재된 전달 디바이스(1)가 이용될 수 있다. 장치(10)는, 무선주파수 발생기(5)에 부가해서, 발생기(5)에 그리고 블록(33)으로 개략적으로 표시된 1개 이상의 사용자 인터페이스에 접속된 중앙 제어부(central control unit)(31)를 포함한다. 나아가, 중앙 제어부(31)는 전달 디바이스(1)의 간극(21)에 흐르는 냉각제용의 냉각부(35)에 접속될 수 있다. 부호 (37)은 전달 디바이스(1)를 냉각부(35)에 접속하는 유입 파이프 및 유출 파이프를 나타낸다. 냉각제는 펌프(39)에 의해서 순환된다. 냉각부(35)에는, 공기 교환기를 구비한 냉각 시스템, 또는 펠티에 냉각기(Peltier cooler), 또는 전달 디바이스(1)에 냉각제에 의해 추출된 열을 소산시키도록 충분한 용량을 갖는 임의의 기타 냉각 시스템이 제공될 수 있다.
무선주파수 발생기는 대략 2㎓ 내지 대략 6㎓, 바람직하게는 대략 2.3㎓ 내지 대략 5.2㎓, 더 바람직하게는 대략 2.3㎓ 내지 대략 3㎓, 더욱더 바람직하게는 약 2.4 내지 2.5㎓를 포함하는 주파수에서 전류를 발생하도록 구성될 수 있다.
전달 디바이스(1)를 구비하는 장치(10)는 다음과 같이 지방 조직의 질량을 저감시키기 위한 방법을 구현하는데 사용될 수 있다. 무선주파수 발생기(5)가 작동되고, 전달 디바이스(1)는 표피 부분에 도달하는데, 그 표피 부분 아래쪽에 제거 또는 저감될 지방 조직이 위치된다. 위에서 언급된 바와 같이, 무선주파수 발생기(5)는 표피에 결합될 때까지 도체(7 및 9)에 의해 형성된 말단 개방 동축 라인으로부터 실질적으로 방사선이 방출되지 않으므로, 피부에 전달 디바이스(1)가 닿기 전에도 작동될 수 있다.
일단 전달 디바이스(1)가, 필요한 경우, 결합을 용이하게 해주는 생체적합성 오일 또는 겔의 얇은 층을 사용해서 표피에 접촉되면, 전달 디바이스(1)는 소정 시간 동안 그대로 유지될 수 있다. 대안적으로, 전달 디바이스(1)는, 판(13)에 의해 형성된 창에 의해 실질적으로 획정된, 전달 디바이스(1)의 접촉 영역보다 큰 표피(E)의 표면(S)의 일부를 치료하기 위하여, 도시하지 않은 스캐닝 시스템을 통해서 또는 수동으로 적합한 속도에서 이동될 수 있다.
전달 디바이스(1)는 주어진 위치에 고정된 채로 유지된다면, 표피에 전달된 전력 및 전달 디바이스가 적소에 유지되는 시간은, 세포자멸사 및/또는 다른 지방세포 파괴 기작을 촉발시키는데 적합한 지방 조직의 온도를 달성하게 할 정도이다. 바람직하게는, 온도는 상당한 조직 변성 효과를 회피하도록 충분히 낮다. 몇몇 실시형태에 있어서, 치료될 지방 조직에서 달성되는 온도는 대략 40℃ 내지 대략 50℃, 바람직하게는 대략 42℃ 내지 대략 47℃를 포함할 수 있다. 전자기장에 의해 달성되는 전력은 대략 10W 내지 대략 150W, 바람직하게는 대략 20W 내지 대략 130W, 더 바람직하게는 대략 30W 내지 대략 110W를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 전달된 전력은 대략 70W 내지 대략 150W, 바람직하게는 대략 90W 내지 대략 130W, 더 바람직하게는 대략 95W 내지 대략 110W를 포함할 수 있다.
이 크기 치수에 의해 그리고 혈관계의 열확산 및 체온조절로 인해 조직으로부터의 열 소산을 고려해서, 전달 디바이스(1)가 주어진 치료 영역에 유지될 수 있는 시간은 대략 5 내지 대략 20분, 바람직하게는 대략 7 내지 대략 15분, 더 바람직하게는 대략 8 내지 대략 12분을 포함할 수 있다.
치료 동안, 전달 디바이스에 통합되어 중앙 제어부(31)와 접속될 수 있는 도시되지 않은 온도 센서를 통해서 표피 표면 온도를 검출하는 것이 가능하다. 또한 제어부는 전달된 전력을 조절할 수 있고/있거나, 표피 표면 온도를 적합한 사전 설정된 값으로 유지하기 위하여 냉각 시스템의 파라미터 상에서 작동할 수 있다. 이 값은 과도한 온도에 대해서 전체 진피를 보호하기 위하여 체온보다 낮을 수 있다. 중앙 제어부는, 예를 들어, 검출된 온도에 기초하여 그리고 사전 설정된 온도와 표피 상에서 검출된 온도 사이의 차이에 의해 초래된 에러에 기초하여 유입 도관(17)에 공급된 냉각제의 온도를 감소 또는 증가시키기 위하여 프로그래밍될 수 있다.
또한, 중앙 제어부(31)는, 예를 들어, 고장 때문에, 냉각 시스템이 작업 정지되거나 표피 온도를 사전 설정된 값에서 유지하는데 충분하지 않은 경우 전달된 전력을 중단시키도록 프로그래밍될 수 있다. 표피 온도가 요구되는 것보다 더 높은 경우, 냉각제 유량의 증가 및/또는 냉각제 온도의 감소에도 불구하고, 중앙 제어부(31)는, 조작자에 의한 고장 또는 오류 때문에 사전 설정된 한계치를 초과했다면, 부수적으로 작동시켜서 전달된 무선주파수 전력을 저감시키도록 프로그래밍될 수 있다. 이들 마지막 2가지 사례(냉각 시스템 또는 무선 주파수 에너지 전달 시스템의 고장)는 동시에 또한 조작자에게 경보를 작동시키도록 작동할 수 있다.
조작자는 또한, 고장 또는 오류로 인해, 치료가 온도 범위에 따라 수행되고 대응하는 동역학이 준수되지 않는 경우 발생해야 하는 것처럼 온도의 정확한 경향이 측정되지 못한다고 경보를 받을 수도 있다.
검출된 파라미터, 치료 지속기간, 지방 조직 내의 추정된 온도, 전체적인 전달 에너지, 순간 전력 및 기타 파라미터는 사용자 인터페이스(33) 상에 표시될 수 있고, 이 사용자 인터페이스는, 이 목적을 위하여, 모니터, 디스플레이 또는 다른 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있다. 중앙 제어부(31)는 또한 주어진 사전 설정된 전달 시간이 달성된 경우, 또는 총 전달된 에너지의 주어진 역치가 달성된 경우 전달을 중단시키도록 프로그래밍될 수 있다.
도 7을 참조하여 그리고 전기장선(F)에 대해서 언급된 바와 같이, 치료 동안 조직 안쪽의 변위 및 전도 전류는, 각 단일 층(E, A, M)을 통해서 연속하여 동일한 양의 전류가 흐르게 할 정도이다. 따라서, 더 높은 손실을 갖는 지방층(A)은, 보다 큰 양의 에너지가 열의 형태로 소산될 층이다. 무선 주파수 에너지 전달은, 지방 조직에서, 지방세포의 적어도 일부를 제거하는데 필요한 효과를 유발시키도록, 충분한 온도가 달성되고 적합한 시간 동안 유지된 것으로 평가된 경우에, 발생기(5)에의 전류 공급을 중단함으로써, 또는 단순히 표피로부터 전달 디바이스(1)의 결합을 해제함으로써, 정지된다.
전력은 전달 디바이스가 특정 치수로 만들어질 때 미리 설정될 수 있는 깊이에서 최대값을 갖는 열 분포를 갖는 전달 디바이스(1)에 바로 인접한 영역에서 표피 밑의 대략 원통형 용적에 따라서 동축 라인(7, 9)에 의해 분포된다. 이것은 말단 개방 동축 케이블을 갖는 전달 디바이스의 형태의 고유한 특성이다. 이와 같이 해서, 전달 디바이스(1)의 창(13)의 영역이 온도 증가가 지방세포의 수를 저감시키는데 요구되는 전체 용적을 치료하는데 필요한 것보다 낮다면, 이 공정은, 무선주파수에 동일 용적의 반복된 노출을 피하기 위하여, 필요에 따라서 또한 이미 치료된 영역을 표피 상에 마킹해둔 상태에서 후속되는 영역에 대해서 반복된다.
지방 조직에서 국소화된 온도 증가에 의해 초래된 지방세포 손상은 실제로 지방 세포가 후속하여 유기체에 의해 흡수되어 대사되는 화합물로 전환되게 한다.
그러나, 또한 몇몇 현재 사용되는 방법에 따라서 흡입 캐뉼러에 의해서 지방분해에 기인하는 액체를 흡입하는 단계를 나중에 개입시키는 것도 가능하다.
도 4 내지 도 7에 상세히 예시된 전달 디바이스(1)의 실시형태에 있어서, 간극(21)이 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)과 판(13)의 내부 표면 사이에 제공된다. 이 간극은 치료 동안 환자의 표피의 과열을 회피하기 위하여 냉각제의 효율적인 순환을 허용한다. 그러나, 간극(21)의 존재는 전방 표면(9A 및 7C) 사이의 거리 "d"(도 4 및 도 5)를 필요로 하며, 이것은 전달 디바이스(1)의 전기 효율에 영향을 미칠 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 이 거리를 가능한 한 최대로 감소시키는 것, 심지어 0으로 저감시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 냉각 회로는 냉각 간극(21)의 존재를 회피하기 위하여 구성될 수 있다.
도 9는 전달 디바이스(1)의 일 실시형태의 축(A-A)을 포함하는 평면에 따른 단면도를 도시하며, 여기서 간극(21)은 제거되었거나 실질적으로 제거되었다. 이 실시형태에 있어서, 표면(9A 및 7C)이 놓이는 평면들 사이의 축 방향의 거리 "d"는 따라서 도 4 및 도 5의 실시형태에서보다 실질적으로 더 작을 수 있다. 몇몇 경우에, 거리 "d"는 대략 0과 동일할 수 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 전달 디바이스(1)는 냉각되지 않을 수 있거나, 또는 냉각이 외부 도체(7)의 바깥쪽에 배열된 냉각 시스템(도시 생략)에 의해서 수행될 수 있다. 추가의 실시형태에 있어서, 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 냉각은 외부 도체(7)와 내부 도체(9) 안쪽에 형성된 냉각제 유동 도관에 의해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5를 참조하여 이미 기재된 유입 및 유출 도관(17 및 19)은, 전방 표면(7C)에 인접한 외부 도체(7) 안쪽에 구속된 환상 전방 도관(22)에 유체 흐름 가능하게 결합될 수 있다. 2개 이상의 유입 및 유출 도관(16 및 18)은, 전방 표면(9A) 부근의 내부 도체(9) 안쪽에 형성된, 환상 도관(20) 내, 또는 간극 내, 또는 냉각 도관의 망상구조 내에 냉각제를 흐르게 하기 위하여 내부 도체(9) 내에 제공될 수 있다.
전방 표면(7C 및 9A)에 인접한 냉각 도관의 제조를 용이하게 하기 위하여, 도체(7 및 9)의 전방 부분이 각각의 도체의 주된 부분을 형성하는 원통체에 관하여 별개의 기계적 부품에 의해 형성될 수 있다.
유체(가압될 수 있음)가 흐르는 간극(21)이 없는 경우에, 내부 도체(9)가 수용되는 내부 공간(8)을 폐쇄하는 판(13)은 더 얇을 수 있다. 몇몇 경우에, 판(13)은 생략될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 판(13) 대신에, 예를 들어, 환자의 신체와의 결합을 개선시키도록 전달 디바이스(1)에 적용된 임의의 겔 또는 분진의 전달 디바이스(1)의 침투를 회피하기 위하여 그리고 전달 디바이스(1)를 보호하기 위하여 전방에 적용되는 박판 형상 교환 가능한 요소가 제공될 수 있다. 판(13)의 두께를 저감시킴으로써, 또는 판을 제거함으로써, 전기장과 치료될 조직 간의 더 양호한 결합을 지니는 것이 가능하다.
외부 도체(7)와 내부 도체(9) 사이의 유체 순환의 결여는 외부 도체(7)의 전방 표면(7C) 상에 형성된 밀봉부를 제거할 수 있고, 따라서 이를 수용하기 위하여 제공된 환상 홈을 제거할 수 있다. 이것은 완전히 평탄한 전방 표면(7C)을 갖는 것을 허용하고, 이는 전기장선의 패턴을 최적화시킨다.
Claims (31)
- 지방조직의 제거를 위하여 무선 주파수 에너지를 전달하기 위한 디바이스로서,
- 서로 동축으로 배열된 외부 도체(7)와 내부 도체(9)로서, 상기 외부 도체는 상기 내부 도체를 둘러싸고 있고, 상기 외부 도체(7)와 상기 내부 도체(9)는 말단 개방 동축 라인(open-ended coaxial line)을 형성하며; 상기 외부 도체(7)와 상기 내부 도체(9)는, 상기 내부 도체(9)의 전방 표면(9A)으로부터 상기 외부 도체(7)의 전방 표면(7C)으로 뻗으며, 표피에 대하여 직교하고, 표피, 진피 및 진피 아래쪽의 지방 조직을 순차로 가로지르는 역선(lines of force)을 갖는 전기장을 발생하도록 배열되고 구성되는, 상기 외부 도체(7) 및 상기 내부 도체(9)와;
- 상기 외부 도체와 상기 내부 도체의 앞쪽에 배열된 에너지 전달창(13); 및
- 치료 동안 상기 표피 및 진피로부터 열을 제거하는 냉각시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 외부 도체(7)는 상기 내부 도체(9)가 수용되는 내부 공간(8)을 갖는 컵 형상이고, 상기 내부 공간(8)은, 상기 전달창(13)에 의해서, 전면에서 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 전달창(13)은 상기 디바이스에 의해 전달된 에너지의 주파수에서 실질적으로 투과성인 재료로 이루어진 판으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제2항에 있어서,
상기 전달창(13)은 상기 디바이스에 의해 전달된 에너지의 주파수에서 실질적으로 투과성인 재료로 이루어진 판으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 냉각 시스템은 상기 전달 디바이스의 내부 공간에 유체 흐름 가능하게 결합된 냉각제 유동 도관(17, 19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제2항에 있어서,
상기 냉각 시스템은 상기 전달 디바이스의 내부 공간에 유체 흐름 가능하게 결합된 냉각제 유동 도관(17, 19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제3항에 있어서,
상기 냉각 시스템은 상기 전달 디바이스의 내부 공간에 유체 흐름 가능하게 결합된 냉각제 유동 도관(17, 19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제4항에 있어서,
상기 냉각 시스템은 상기 전달 디바이스의 내부 공간에 유체 흐름 가능하게 결합된 냉각제 유동 도관(17, 19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제5항에 있어서,
상기 내부 공간은 상기 내부 도체(9)의 상기 전방 표면(9A)과 상기 전달창(13)을 폐쇄하는 판 사이에 간극(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 도체(9)는 원형의 전방 표면(9A)를 가지며, 상기 외부 도체(7)은 환상의 전방 표면(7C)를 가진 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제 10항에 있어서,
상기 내부 도체(9)의 원형의 전방 표면(9A)과 상기 외부 도체(7)의 환상의 전방 표면(7C)은 서로에 대해 동축인 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제10항에 있어서,
상기 내부 도체(9)의 원형의 전방 표면(9A)은 평탄하고, 상기 외부 도체(7)의 환상의 전방 표면(7C)은 평탄한 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제10항에 있어서,
상기 내부 도체(9)의 상기 전방 표면(9A)과 상기 외부 도체(7)의 상기 환상의 전방 표면(7C)은, 상기 내부 도체(9)의 직경(D9)보다 크지 않은 축방향의 대응하는 거리(d)에 배치된 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제13항에 있어서,
상기 대응하는 거리(d)는 상기 내부 도체(9)의 직경(D9)의 1/8보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 도체(9)는 직경(D9)을 지니고, 상기 외부 도체(7)는 내부 직경(D7)을 갖는 상기 내부 도체(9)를 수용하기 위한 공간(8)을 획정하며; 상기 내부 도체(9)의 상기 내부 직경(D7)과 상기 직경(D9)의 비가 1 내지 2를 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 제15항에 있어서,
상기 내부 도체(9)의 상기 내부 직경(D7)과 상기 직경(D9)의 비가 1.2 내지 1.5를 포함하는 것을 특징으로 하는 전달 디바이스. - 무선 주파수 에너지 전달 장치로서, 무선주파수 발생기, 커넥터(3) 및 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전달 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치.
- 제17항에 있어서,
상기 전달 디바이스에서 냉각제를 순환시키도록 구성된 냉각 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 제17항에 있어서,
상기 무선주파수 발생기는 전류를 발생하고, 상기 전류의 주파수는 2㎓ 내지 6㎓를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 제18항에 있어서,
상기 무선주파수 발생기는 전류를 발생하고, 상기 전류의 주파수는 2㎓ 내지 6㎓를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 제19항에 있어서,
상기 무선주파수 발생기는 전류를 발생하고, 상기 전류의 주파수는 약 2.4 내지 약 2.5㎓를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 제17항에 있어서,
상기 커넥터(3)는 동축 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 제22항에 있어서,
상기 동축 케이블은 상기 전달 디바이스의 상기 내부 도체(9)에 전기적으로 접속된 내부 도체, 및 상기 전달 디바이스의 상기 외부 도체(7)에 전기적으로 접속된 외부 브레이드(outer braid)를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 제17항에 있어서,
상기 무선주파수 발생기의 방출을 제어하도록 구성되고 배열된 제어부(control unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 제 18항에 있어서,
상기 무선주파수 발생기의 방출을 제어하도록 구성되고 배열된 제어부(control unit)를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 냉각 회로와 연결되고, 그리고 상기 전달 디바이스의 적어도 일부분의 온도를 제어하도록 구성되고 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 제25항에 있어서,
상기 전달 디바이스의 일부분의 온도, 상기 냉각제의 온도; 상기 전달 디바이스가 적용되는 조직 표면의 온도 중 적어도 하나를 검출하는 온도 검출 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 에너지 전달 장치. - 삭제
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