KR20170018413A - 고속 초음파 치료 시스템 - Google Patents

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KR20170018413A
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KR1020177000906A
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피터 지. 바쓰
미쉘 에이치. 슬래이톤
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가이디드 테라피 시스템스, 엘.엘.씨.
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Abstract

본 발명은 고속의 초음파 치료 시스템 및 방법을 제공한다. 시스템 및 방법은 하우징, 변환기 모듈 및 제어 모듈을 포함하는 치료 장치를 포함할 수 있다. 치료 장치의 에너지원으로부터 방사된 에너지는 0이 아닌 곡률 반경을 갖는 음파 윈도우을 통과할 수 있다. 음파 윈도우과 타겟 표면 사이의 접촉을 유지하면서 치료 장치는, 타겟 표면을 따라 이동될 수 있다. 에너지원 및 관심 부위 사이의 결합은 타겟 표면에 대한 상대적인 에너지의 입사각의 변화시에 유지될 수 있다.

Description

고속 초음파 치료 시스템{System for fast ultrasound treatment}
본 출원은, 2014년 6월 13일 출원된 미국 가출원 제62/012,266호에 대한 우선권에 기초하며, 여기에 전체로서 참조한다.
살아있는 조직과 연조직을 포함하는 타겟 매체의 치료를 위한 현재 초음파 방법은 작은 치료 영역에 한정된다. 이것은 초음파 기술의 한계에 기인하며, 치료 속도를 제한한다.
본 개시는, 증가된 속도 및 효율성을 가진 초음파를 이용하여 영역을 치료하는 시스템 및 방법을 제공함으로써 전술한 단점을 극복한다.
일 측면에서, 본 개시는 타겟 표면상의 또는 타겟 표면 아래의 관심 부위에 에너지를 전달하는 치료 장치를 제공한다. 치료 장치는 하우징, 변환기 모듈 및 제어 모듈을 포함할 수 있다. 변환기 모듈은 하우징에 결합될 수 있다. 변환기 모듈은 에너지 전달을 위한 에너지원을 포함할 수 있다. 변환기 모듈은 0이 아닌(non-zero) 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함하는 변환기 모듈 벽을 포함할 수 있다. 곡면과 타겟 표면 사이의 접촉을 유지하면서 치료 장치는 타겟 표면에 대해 이동할 수 있다. 곡면은, 적어도 1 도의 타겟 표면에 대한 에너지의 입사각의 변화시, 에너지원과 관심 부위 사이의 결합을 유지하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈은 에너지원을 제어하도록 구성될 수 있다.
다른 측면에서, 본 개시는 에너지의 전달에 의해 타겟 표면에 있거나 타겟 표면의 아래에 있는 관심 부위 내에 있는 제1 위치 및 제2 위치를 치료하는 것을 제공한다. 방법은, a) 치료 장치의 에너지원이 제공하는 에너지를 제1 위치로 전송-여기서, 에너지는 0이 아닌 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함하는 변환기 모듈 벽을 통해 전송됨-하는 단계; b) 치료 장치의 위치 센서를 사용하여, 타겟 표면에 대한 치료 장치의 위치 또는 타겟 표면에 대한 치료 장치의 속도를 모니터링하는 단계; c) 곡면과 타겟 표면 사이의 접촉을 유지하면서 타겟 표면에 대해 치료 장치를 이동시키는 단계; 및 d) 단계 b)의 모니터링에 기초하여 제2 위치에, 치료 장치의 에너지원이 제공하는 에너지를 전송-여기서, 에너지는 곡면을 포함하는 변환기 모듈 벽을 통해 전송됨-를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 개시는 타겟 표면에 있거나 그 아래에 있는 관심 부위로 에너지를 전달하기 위한 치료 장치를 제공한다. 치료 장치는 하우징, 변환기 모듈 및 제어 모듈을 포함할 수 있다. 변환기 모듈은 하우징에 결합될 수 있다. 변환기 모듈은 에너지 전달을 위한 에너지원을 포함할 수 있다. 에너지는 관심 부위에 전달되기 전에 음파 윈도우를 통과할 수 있다. 음파 윈도우는 0이 아닌 곡률 반경을 가질 수 있다. 치료 장치는, 음파 윈도우와 타겟 표면 사이의 접촉을 유지하면서, 타겟 표면에 대해 이동될 수 있다. 음파 윈도우는, 적어도 1 도의 타겟 표면에 대한 에너지의 입사각의 변화시, 에너지원과 관심 부위 사이의 결합을 유지하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈은 에너지원을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 상술한 측면 및 다른 측면과 이점은 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다. 상세한 설명에서, 본원의 일부인 첨부된 도면을 참조하며, 거기에는, 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예는 본 발명의 전체 범위를 나타낼 필요는 없으나, 청구범위에 참조되어 본 발명의 범위를 해석한다.
도 1은 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 측면에 따른 도 1의 AA 선을 따른 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 측면에 따른 도 1의 BB 선을 따른 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 측면에 따른 도 3의 CC 선을 따른 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치의 저면면이다.
도 10은 본 개시의 일 측면에 따른 도 9의 DD 선을 따른 단면도이다.
도 11은 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치의 저면면이다.
도 12는 본 개시의 일 측면에 따른 도 11의 EE 선을 따른 단면도이다.
도 13은 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치의 단면도이다.
도 14는 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치의 저면도이다.
도 15는 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치의 저면도이다.
도 16은 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치의 저면도이다.
도 17은 본 개시의 일 측면에 따른 예시적인 치료 장치의 선에 따른 단면도이다.
도 18은 본 개시의 일 측면에 따른 렌즈 효과의 영향을 설명하는 예시적인 치료 장치의 부분 단면도이다.
도 19a는 제1 변환기 벽 두께에 대한 음파 파워 투과 계수 대 주파수의 그래프이다.
도 19b는 제2 변환기 벽 두께에 대한 음파 파워 투과 계수 대 주파수의 그래프이다.
도 19c는 제3 변환기 벽 두께에 대한 음파 파워 투과 계수 대 주파수의 그래프이다.
도 20은 본 개시의 일 측면에 따른 조직에 결합된 예시적인 치료 장치의 시간에 따른 저항을 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 개시의 일 측면에 따른 조직에 결합하지 않은 예시적인 치료 장치의 시간에 따른 저항을 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 개시의 일 측면에 따른 변환기와 렌즈의 다양한 구성을 도시한 매트릭스이다.
도 23은 본 발명의 일 측면에 따른 예시적인 방법을 도시한 흐름도이다.
도 24는 예 1에 기술된 치료 장치를 도시한다.
도 25는 감열(thermally sensitive) 플라스틱에 치료 선을 적용한 예 1에 기술된 치료 장치의 사진이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아님을 이해하여야 한다. 또한, 여기에 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이며, 제한하기 위한 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 여기에 사용된 바와 같이, 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 단수 형태 "하나(a, an)" 및 "상기(the)"는, 복수의 실시예를 포함한다.
개선된 초음파 치료의 효율 및 작동에 관한 구체적 구조, 장치 및 방법이 개시된다. 이미 설명한 사항 이외의 많은 추가적인 변형이 본 발명의 개념을 벗어나지 않고도 가능하다는 것은 당업자에게 명백하다. 본 개시를 해석함에 있어서, 모든 용어들은 문맥과 일치하는 한 가능한 넓게 해석되어야 한다. 용어 "포함하다(하는)"는 비 배타적인 방식으로 구성요소, 요소(component) 또는 단계를 언급하는 것으로 해석되어야 하며, 이렇게 참조된 구성요소, 요소, 또는 단계들은 명시적으로 참조되지 않은 다른 구성요소, 요소, 또는 단계와 결합될 수 있다. 특정 구성요소를 "포함한다"라고 참조된 실시예는 그 구성요소로 "본질적으로 구성되는" 및 그 구성요소로 "구성된다"라고도 의도된다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 치료 장치(100)가 도시되어 있다. 치료 장치(100)는 제어 모듈(110), 변환기 모듈(150), 및 하나 이상의 롤링 부재(115)를 포함할 수 있다. 변환기 모듈(150)은 타겟 표면(106)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 치료 장치(100)는 타겟 표면(106)에 있거나 타겟 표면 아래에 있는, 예를 들어, "ROI"(Region of Interest)(108)와 같은 관심 부위(108)를 치료하기 위해 구성될 수 있다. 치료 장치(100)는 하우징(112)을 포함할 수 있다. 하우징(112)은 제어 모듈(110)을 둘러싸도록(encase) 구성될 수 있다. 제어 모듈(110)은 하우징(112) 외부에 위치될 수 있거나 하우징(112) 내부와 외부에 각각 부분적으로 위치될 수 있다. 치료 장치(100)는 전방(104)으로 이동할 수 있는데, 이는 회전 방향으로 롤링 부재(115)를 회전시킬 수 있다. 치료 장치(100)는 전방과 후방 어느 방향으로도 이동할 수 있으며, 호 모양으로(in arcing motion) 또는 실질적으로 직선으로 이동할 수 있다. 치료 장치(100)는, 사용자 또는 치료 장치(100)를 밀거나 끌도록 구현된 로봇과 같은 외부 힘, 또는 하나 이상의 롤링 부재(115)에 결합된 구동 모터와 같은 내부 힘에 응답하여 이동할 수 있다.
도 1의 AA 선을 따른 치료 장치(100)의 단면도가 도 2에 도시되어 있으며, 도 1의 BB 선을 따른 치료 장치(100)의 단면도가 도 3에 도시되어 있다. 치료 장치(100)는 변환기 모듈(150)을 포함할 수 있으며, 이것은 하나 이상의 에너지원(160)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 축(axle)(124)은 하나 이상의 롤링 부재(115)의 중심축(center axis)을 통해 위치될 수 있고, 하나 이상의 롤링 부재(115)를 하우징(112)에 연결할 수 있다. 일 측면에서, 변환기 모듈(150)은 하우징(112)에 접속되고, 상기 하나 이상의 축(124)은 하나 이상의 롤링 부재(115)를 변환기 모듈(150)에 연결할 수 있다. 변환기 모듈(150)은 하우징(112)에 결합될 수 있고, 변환기 모듈(150)은 하나 이상의 롤링 부재(115)가 표면(106)을 따라 회전 방향(102)으로 회전하면서 치료 표면(106)에 결합된 상태를 유지하도록 구성될 수 있다. 변환기 모듈(150)은, 에너지원(160)이 ROI(108)에 있는 조직과 결합하도록 구성된 결합 매체(107)를 담을 수 있는 내부 체적(156)을 형성하도록 밀봉될 수 있다. 일부 측면에서, 에너지원(160)은, 음파(acoustic) 에너지(170)를 ROI(108)로 제어 가능하게 지향하도록 구성된 적어도 하나의 초음파 변환기이다.
도 2에서, 치료 장치(100)는 하나 이상의 위치 센서(140)를 포함할 수 있다. 위치 센서(140)는, 도시된 바와 같이 유선 연결(121)에 의해, 또는 당업자에게 알려진 무선 연결의 형태에 의해, 제어 모듈(110)과 전기 통신 가능하게 구비될 수 있다. 도 2에 도시된 치료 장치(100)와 같이 둘 이상의 위치 센서(140)를 가진 치료 장치의 측면에 있어서, 둘 이상의 위치 센서(140)는 치료 장치(100)의 방향에 관한 정보를 제공하기 위해 협력하여 작동할 수 있다. 임의의 측면에서, 하나의 위치 센서(140)는 하나의 롤링 부재(124)에 대응할 수 있어서, 대응하는 롤링 부재(124)의 위치에 대한 정보를 제공한다.
도 3을 참조하면, 치료 장치(100)는 하우징(112)에 변환기 모듈(150)을 연결하기 위한 인터페이스(117)를 포함할 수 있다. 인터페이스(117)는 변환기 모듈(150)을 하우징(112)으로부터 착탈할 수 있도록 구성될 수 있다. 임의의 측면에서, 인터페이스(117)는, 변환기 모듈(150)이 하우징(112)에 연결될 때, 변환기 모듈(150)과 제어 모듈(110)간 전기 통신을 설정하며, 변환기 모듈(150)이 하우징(112)에서 분리될 때, 변환기 모듈(150)과 제어 모듈(110)간 전기 통신을 종료한다. 전기 통신은, 예시된 바와 같이, 유선 연결(121)의 형태이거나, 또는 당업자에게 알려진 무선 연결의 형태일 수 있다.
변환기 모듈(150)은 외면(152) 및 내면(155)을 갖는 변환기 모듈 벽(151)을 포함할 수 있다. 변환기 모듈 벽(151)은, 외면(152)으로부터 내면(155)으로 수직하게 측정된 거리인 두께(154)를 갖는다. 다양한 구성에서, 두께(154)는, 본 명세서에서 더 설명될, 초음파 에너지(170)에 다양한 물리적 특성을 제공하도록 구성될 수 있다. 변환기 모듈(150)은, 내면(155)에 접하거나 내면에 의해 경계되는 내부 체적(156)을 갖도록 구성될 수 있다. 여기에서 설명된 바와 같이, 내부 체적(156)는 결합 매체(107)로 채워질 수 있다.
변환기 모듈 벽(151)은 0이 아닌 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함할 수 있다. 임의의 측면에서, 치료 장치(100)는, 곡면과 타겟 표면 사이의 접촉을 유지하면서, 타겟 표면(106)에 대해 이동될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "접촉 유지"는, 결합 매체(107)의 얇은 층이 곡면과 타겟 표면(106) 사이에 위치하는 경우뿐만 아니라, 직접 접촉을 유지하는 것도 나타낸다. 임의의 측면에서, 곡면은, 적어도 1도, 적어도 2도, 적어도 3도, 적어도 5도, 적어도 7.5도, 적어도 10도, 적어도 15도, 적어도 20도, 적어도 25도, 또는 적어도 30도의 타겟 표면(106)에 대한 에너지의 입사각 변화시, 에너지원(160)과 관심부위(108) 사이의 결합을 유지하도록 구성될 수 있다.
임의의 측면에서, 곡면은 음파 윈도우이다.
임의의 측면에서, 도 3을 참조하면, 치료 장치(100)는 변환기 모듈 벽(151)의 외면(152)과 치료면(106) 사이에 오프셋(180)이 있도록 구성될 수 있다. 임의의 측면에서, 오프셋(180)은 결합 매체(107)로 채워질 수 있다.
도 3의 선 C-C을 따른 치료 장치(100)의 단면도가 도 4에 도시되어 있다. 변환기 모듈(150)은 외면(152) 및 내면(155)을 갖는 변환기 모듈 벽(151)을 포함할 수 있다. 변환기 모듈 벽(151)은, 외면(152)으로부터 내면(155)으로 수직하게 측정된 거리인 두께(154)를 가질 수 있다. 다양한 구성에서, 변환기 모듈 벽(151)은, 여기에서 더 설명될, 초음파 에너지(170)에 다양한 물리적 특성을 제공하도록 구성될 수 있다. 변환기 모듈(150)은, 내면(155)에 접하거나 내면에 의해 경계되는 내부 체적(156)을 갖도록 구성될 수 있다. 여기에서 설명된 바와 같이, 내부 체적(156)는 결합 매체(107)로 채워질 수 있다. 변환기 모듈(150)은 초음파 변환기를 포함할 수 있는 에너지원을 포함할 수 있다. 초음파 변환기는 단일 면 또는 복수의 면을 포함할 수 있다. 임의의 측면에서, 에너지원은 변환 소자의 어레이일 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 치료 장치(100)는 하우징(112), 제어 모듈(110), 변환기 모듈(150), 및 적어도 두 개의 롤링 부재(115)를 포함할 수 있다. 롤링 부재(115) 각각은 축(124)에 의해 하우징(112)에 연결될 수 있다. 축(124)은 하우징(112)에 대해 이동될 수 있다. 치료 장치(100)는 위치 센서(140)를 포함할 수 있다. 각 위치 센서(140)는 연관된 롤링 부재(115)의 위치 및/또는 속도를 모니터링하도록 구성될 수 있다.
임의의 측면에서, 축(124)은 롤링 부재(115)에 대한 기계적 압력에 민감할 수 있다. 예를 들어, 축(124)은 연관된 롤링 부재(115)에 대한 기계적 압력의 증가에 반응하여 하우징(112)을 향해 위쪽으로 이동하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 축(124)은 연관된 롤링 부재(115)에 대한 기계적 압력의 감소에 응답하여 표면(106)을 향해 아래쪽으로 이동하도록 구성될 수 있다. 축(124)은 하우징 바디를 따라 상하로 이동하여 표면(106)의 상대적 높이 변화를 보상하기 위해 스프링 장전(spring-loaded)될 수 있다. 임의의 측면에서, 축(124)은 표면(106)에 수직한 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
임의의 측면에서, 치료 장치(100)는 변환기 모듈(150)의 제1 단부에 있는 제1 롤링 부재(115) 및 변환기 모듈(150)의 제2 단부에 있는 제2 롤링 부재(115)를 포함하며, 각각은 이동가능한 축(124)에 장착된다. 이동가능한 축(124)은 ROI(108)에 대해 변환기 모듈(150)의 임의의 구성을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 제1 및 제2 롤링 부재(115)와 제1 및 제2 축(124)은, 변환기 모듈(150)을 6 이동도(6 degrees of motion)의 하나 이상으로 이동시키도록 협력하기 위해 이동할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 롤링 부재(115)와 제1 및 제2 축(124)은, 치료 장치(100)가 타겟 표면(106)을 따라 이동될 때, 요(yaw), 피치(pitch), 롤(roll), 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 보상하도록 구성될 수 있다
도 5는 가파른 기울기를 갖는 표면(106)에서의 치료 장치(100)의 사용을 나타내는 반면에 도 6은 평탄한 표면(106)에서의 치료 장치(100)의 사용을 나타낸다. 아킬레스 건 치료에 적용한 예에서, 치료 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 발 옆의 좁은 힘줄에 초기 배치될 수 있다. 에너지(170)가 관심 부위(108)(이 경우에는, 힘줄의)로 전달되면서, 치료 장치(100)는 힘줄에서 종아리로 회전해서 올라가며, 치료 장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 종아리의 넓은 부분에 위치된다. 임의의 응용에서, 변환기 모듈(150)의 외면(152)은 오목면(106) 주위를 감싸며 외면(151)과 오목면(106) 사이의 접촉을 최대화할 수 있는 볼록 형상을 가질 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 롤링 부재(115) 또는 변환기 모듈(150)을 타겟 표면(106)을 향해 아래쪽으로 이동시키기 위해서 힘(199)을 치료 장치(200)에 적용할 수 있는, 압력 감지 축(124)이 이용된 치료 장치(100)가 도시되어 있다. 임의의 응용에서, 중립 위치에서, 변환기 모듈(150)은 타겟 표면(106) 상에 있을 수 있고 롤링 부재(115)는 상승되어 롤링 부재(115)와 타겟 표면(106) 사이 휠 갭(195)을 형성할 수 있다. 이러한 응용에서, 힘(199)의 인가는 타겟 표면(106)에 결합하도록 롤링 부재(115)를 아래쪽으로 이동시킨다. 압력(199)은, 필요에 따라, 오프셋(180)을 제공하기 위해 교정될 수 있다. 또한, 압력(199)은 적절한 스탠드오프 거리를 제공하고 에너지(170)를 ROI(108) 내 원하는 깊이로 정확하게 전달하는 것을 보장하기 위해 교정될 수 있다.
임의의 응용에서, 중립 위치에서, 롤링 부재(115)는 타겟 표면(106)상에 있을 수 있고 변환기 모듈(150)은 상승되어 변환기 모듈(150)과 타겟 표면(106) 사이 변환기 갭(미도시)을 형성할 수 있다. 이러한 응용에서, 힘(199)의 적용은 변환기 모듈(150)을 아래쪽으로 이동시켜 타겟 표면(106)에 체결 또는 결합 및/또는 타겟 표면(106)에 가깝게 이동시켜 오프셋(108)을 제공한다.
임의의 측면에서, 외면(151)은 오목할 수 있으며, 힘(199)이 적용되는 경우, 오목한 외면(151)은 타겟 표면(106)에 결합할 수 있다.
임의의 측면에서, 힘(199)을 모니터링하는 것은, 여기에 설명된 바와 같이, 치료 기능에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 폐쇄 루프 피드백은, 힘(199)이 최소한의 힘을 초과하였는지를 나타내는 신호를 제어 모듈(110)로 전송할 수 있다. 최소한의 힘이 적용되지 않으면, 치료 기능은 제어 모듈(110)로 정지 치료 신호를 전송하여 ROI(108)로의 에너지 적용을 종료할 수 있다.
도 9 및 10을 참조하면, 하나 이상의 롤링 부재(115) 및 하나 이상의 변환기 모듈(150)이 결합하여 접촉 표면과 안정한 체결을 제공하는 치료 장치(100)가 도시되어 있다. 도 10은 DD 선을 따른 도 9의 치료 장치(100)의 단면도이다. 하나 이상의 롤링 부재(115) 및 하나 이상의 변환기 모듈(150)은 치료 장치(100)에 안정성을 제공하기 위해 크기 및 개수가 적절하게 조절될 수 있다. 하나 이상의 롤링 부재(115) 및 하나 이상의 변환기 모듈(150)은, 치료 장치(100)가 이동될 때 롤링 부재(115)가 변환기 모듈(150)의 앞, 옆 또는 뒤에 위치하도록, 서로에 대해 배치될 수 있다.
도 9를 참조하면, 대응하는 롤링 부재(115)와 관계 없이, 위치 센서(140)가 치료 장치(100)의 위치 및/또는 방향을 결정하도록 구성된 치료 장치(100)가 도시되어 있다.
도 11-14를 참조하면, 롤링 부재(115)가 두 개의 변환기 모듈(150) 사이에 배치된 치료 장치(100)의 다양한 구성이 도시되어 있다. 임의의 측면에서, 치료 장치는 두 개의 변환기 모듈(150), 제어기(110), 하나의 롤링 부재(115) 및 (도 12에 도시된 바와 같이) 하나의 롤링 부재(115)와 연결된 적어도 하나의 위치 센서(140)를 포함할 수 있다. 임의의 측면에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 치료 장치(100)는 하나의 롤링 부재(115)에 연관되지 않은 위치 센서(140)를 포함할 수 있다. 도 11은 치료 표면의 관점에서 위쪽으로 치료 장치(100)를 바라본 치료 장치(100)의 도면을 나타낸다. 도 12는 도 11의 EE 선을 따른 단면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 변환기 모듈(150) 및 대응하는 에너지원(160)은, 변환기 모듈(150) 아래로 에너지(170)를 직접 전달하도록 구성될 수 있다. 에너지(170)는, 강하게 집중(strongly focused), 약하게 집중(weakly focused), 흐리게 집중(defocused), 또는 집중되지 않은(unfocused) 형태로 변환기 모듈(150) 아래 영역을 향할 수 있다.
도 13을 참조하면, 치료 장치(100)는 두 변환기 모듈(150), 전 롤링 부재(115) 아래에있는 ROI(108)의 중심 영역에 에너지(170)를 집중하도록 구성된 변환기(162)를 포함할 수 있다. 에너지(170)는, 강하게 집중, 약하게 집중, 흐리게 집중, 또는 집중되지 않은 형태로 중심 영역을 유사하게 향할 수 있다.
도 14를 참조하면, 치료 장치(100)는 세 개의 변환기 모듈(150), 제어기(110), 및 한 개의 롤링 부재(115)를 포함할 수 있다.
도 11-14에 도시된 본 발명의 측면은, 거기에 설명된 치료 장치(100)의 하나의 휠 특성에 의해 명시적으로 배제되지 않는 한, 압력 감지 축(124)과 같은, 여기에 설명된 개시의 다른 측면과 결합할 수 있다.
도 15를 참조하면, 네 개의 변환기 모듈(150)을 포함하는 치료 장치(100)가 도시되어 있다. 도시된 측면에서, 변환기 모듈(150)은 정사각형 또는 직사각형 내에 맞도록 구성된다. 도시된 측면에서, 치료 장치(100)는 네 개의 변환기 모듈(150) 사이에 위치하는 하나의 롤링 부재(115)를 포함한다. 롤링 부재(115)는 축(124)에 의해 지지될 수 있다. 롤링 부재(115) 및 축(124), 및/또는 네 개의 변환기 모듈(150)은 여기에 설명된 바와 같이 압력을 감지하도록 구성될 수 있어서 힘이 치료 장치(100)에 적용될 때 타겟 표면에 대해 이동할 수 있다.
도 16을 참조하면, 세 개의 변환기 모듈(150)을 포함하는 치료 장치(100)가 도시되어 있다. 도시된 측면에서, 변환기 모듈(150)은 원형 또는 돔형 구성에 맞도록 구성된다. 도시된 측면에서, 치료 장치(100)는 세 개의 롤링 부재(115) 및 세 개의 연관된 축(124)을 포함할 수 있다. 롤링 부재(115) 및 축(124), 및/또는 세 개의 변환기 모듈(150)은 여기에 설명된 바와 같이 압력을 감지하도록 구성될 수 있어서 힘이 치료 장치(100)에 적용될 때 타겟 표면에 대해 이동할 수 있다.
도 17을 참조하면, 치료 장치(100)의 예가, 예를 들어, 도 1 시스템의 단면으로 도시되어 있다. 여기에서 설명된 바와 같이, 치료 장치(100)는 제어 모듈(110), 결합 매체 적용 장치(105), 및 변환기 모듈(150)을 포함할 수 있다. 일부 구성에 있어서, 결합 매체 적용 장치(105)는 펌프(171), 애플리케이션 튜브(184), 및 노즐(188)과 연통하는 결합 매체 저장소(175)를 포함할 수 있다. 또한, 결합 매체 적용 장치(105)는 충진 포트(176) 및 레벨 센서(177)를 포함할 수 있다. 치료 장치(100)가 이동하면, 변환기 모듈(150)의 이동은, 여기에서 설명된 바와 같이, 제어 모듈(110)에 전달된다. 펌프(171)는 제어 모듈(110)와 통신(182)하도록 구성된다. 변환기 모듈(150)의 이동이 제어 모듈(110)에 의해 수신될 때, 제어 모듈(110) 내에서 연산이 이루어지며 연산은 통신(182)을 통해 펌프(171)를 지시하여 결합 매체 저장소(177)로부터 어플리케이션 튜브(184)로 바람직한 양의 결합 매체(107)를 계량하여 내보낸다. 바람직한 양의 결합 매체(107)는 노즐(188)을 통해 어플리케이션 튜브(184)를 통해 이동하며 타겟 표면(106)상에서 변환기 모듈(150)과 ROI(108)간 결합을 제공한다. 노즐(188)은 표면(106)에 결합 매체(107)의 균일한 코팅을 적용하도록 구성된 스윕(186)을 포함할 수 있다.
일부 응용에서, 노즐(188)은 타겟 표면(106)에 결합 매체(107)의 적용을 위해 개방되고 변환기 모듈(150)이 정지하면 닫히도록 구성된 밸브를 포함할 수 있다. 레벨 센서(177)는 제어 모듈(110)과의 통신(181)을 위해 구성될 수 있다. 일부 응용에서, 레벨 센서(177)는 제어 모듈(110)로의 통신을 제공하는데, 이는 저장소 탱크(175)에 남아 있는 결합 매체(107)의 레벨, 예를 들어, 저장소 탱크(175)가 비었을 때를 나타낸다. 저장소 탱크가 비었다는 통신을 수신하면, 제어 모듈(110)은 변환기 장치(100)의 동작을 정지할 수 있다. 일부 측면에서, 빈 또는 거의 빈 상태를 나타내는 레벨 통신을 수신하면, 제어 모듈(110)은 시각적 표시기 및/또는 청각적 신호로 사용자에게 경고 신호를 통신할 수 있다. 결합 매체 저장소(175)는 충진 포트(176)를 통해 재충전될 수 있다.
결합 매체(107)는, 여기에서 설명된 바와 같이, 물질, 젤, 약제 중 어느 하나일 수 있거나, 당업자에게 현재 알려져 있거나 미래에 알려질 것일 수 있다. 일부 구성에 있어서, 결합 매체 적용 장치(105)는, 변환기 어셈블리(150)로 결합 매체(107)를 푸시 및/또는 결합 매체(107)가 변환기 어셈블리(150)와의 접촉을 유지하는데 이용되는 바이어스 부재를 포함한다. 결합 매체 적용 장치(105)는 여기에서 설명된 어떠한 구성에도 이용되도록 적용될 수 있다. 또한, 결합 매체 적용 장치(105)는 변환기 모듈(150)의 어떤 구성에도 적용될 수 있다.
제어 모듈(110)은 적어도 하나의 통신을 수신하고, 예를 들면, 음파 변환기와 같은 에너지원(160)에 의해 송신된 음파 에너지(170)의 배포를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(110)은 치료 개시 신호 치료 및 정지 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(110)은 원하는 결과를 위해 ROI(108)에 치료를 제공하도록 프로그램될 수 있다. 제어 모듈(110)은, 에너지원(160)의 공간 파라미터 및/또는 시간 파라미터의 제어를 포함할 수 있는 치료 프로그램(치료 기능)을 개시하고 실행하여 프로그램된 배포 에너지(170)를 ROI(108)에 제공할 수 있다. 제어 모듈(110)은 하나 이상의 센서 및/또는 검출기로부터 피드백을 수신하도록 구성될 수 있고, 제어 모듈(110)은 피드백에 기초하여 치료 프로그램을 종료할 수 있다. 예를 들어, 치료 장치의 위치가 치료의 사전 정의된 영역 외부에 있는 경우, 에너지의 전달을 종료할 수 있다. 다른 예는 이하에 제공 될 것이다.
인터페이스(117)는 제어 모듈(110) 및 변환기 모듈(150) 사이의 전기 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스(117)는 제어 모듈(110) 및 변환기 모듈(150) 사이의 전기 인터페이스를 제공하도록 구성된 박막 전극을 포함할 수 있다.
치료 장치(100)는, 제어 모듈(110)과 통신하며 변환기 모듈(150) 또는 치료 장치(100)의 다른 부분의 위치를 모니터하거나, 롤링 부재(124)의 회전 방향(102)으로 회전 속도를 계산하도록 구성되는 위치 센서(140)를 포함할 수 있다. 일부 구성에 있어서, 롤링 부재(124) 또는 변환기 모듈(150)은 위치 센서(140)를 포함할 수 있다. 위치 센서(140)는 롤링 부재(124)에 통합되거나 롤링 부재(124)에 부착될 수 있다. 위치 센서(140)는 롤링 부재(124) 또는 변환기 모듈(150)의 이동을 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 위치 센서(140)는 타겟 표면(106)을 따라 이동한 거리(델타 거리 또는 거리의 변화)를 계산할 수 있다. 예를 들어, 위치 센서(140)는 변환기 모듈(150)의 이동 속도를 결정하고 이동 속도가 치료를 제공하기 위해 프로그램된 한계 내에 있는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 속도가 바람직하거나 유효한 속도를 넘어서면, 위치 센서(140)는 속도를 나타내는 신호 또는 속도 초과 상태를 나타내는 경고 또는 다른 정보를 제공할 수 있다. 속도 초과 조건은 사용자 및/또는 제어 모듈(110)에 제공되어 치료 초음파 에너지(170) 방사를 제어, 조정하거나 정지할 수 있다.
일부 구성에서, 위치 센서(140)는 치료 초음파 에너지(170)의 펄스간 거리를 결정하도록 프로그램되어, 균일하게 이격되거나 임의의 1차원, 2차원, 또는 3차원 공간 구성으로 배치될 수 있는 복수의 치료 구역을 생성할 수 있다. 변환기 모듈(150)이 방향(104)으로 이동함에 따라, 위치 센서(140)는, 변환기 모듈(150)이 이동하는 속도에 상관 없이, 제어 모듈(110)에 프로그램된대로, 치료 초음파 에너지(170)의 펄스가 ROI(108)로 방사될 거리를 결정한다. 일부 구성에 있어서, 변환기 모듈(150)은 변환기 모듈(150)의 이동을 보장하기 위해 타이머를 통해 위치 센서(140)와 함께 자동으로 트리거된다.
롤링 부재(115)의 회전 방향(102)으로 회전 속도가 최저 속도 미만이면, 제어 모듈(110)은 ROI(108)로 음파 에너지(170)의 배포를 중단할 수 있다. 롤링 부재(115)의 회전 방향(102)으로 회전 속도가 바람직하거나 유효한 속도 초과하면, 제어 모듈(110)은 ROI(108)로 음파 에너지(170)의 배포를 중단할 수 있다. 다른 비 제한적인 예로서, 롤링 부재(115)의 회전 방향(102)이 변경되면, 제어 모듈(110)은 ROI(108)로 음파 에너지(170)의 배포를 중단할 수 있다.
다양한 감지 및 모니터링 요소가 제어 모듈(110) 내에 또한 구현될 수 있다. 예를 들어, 모니터링, 감지, 및 인터페이스 제어 요소는, 변환기 모듈(150) 내에 구현된 이동 검출 시스템과 함께 동작하여 ROI(108)로부터의 음파 또는 다른 공간적 및 시간적 정보와 같은 정보를 수신하고 처리할 수 있다. 감지 및 모니터링 요소는 다양한 제어, 인터페이스, 스위치 및/또는 전력 검출기를 포함할 수 있다. 이러한 감지 및 모니터링 요소는 치료 장치(100) 내의 개방 루프 및/또는 폐쇄 루프 피드백 시스템을 용이하게 할 수 있다.
일부 구성에서, 감지 및 모니터링 요소는 과도한 사용 또는 시스템의 임박한 과도한 사용을 신호로 보내는 청각 또는 시각 경보 시스템에 연결될 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 이 구성에서, 시스템은 피부에 전달되는 에너지의 양 및/또는 치료 장치(100)가 실제로 에너지(170)를 방사한 시간을 결정할 수 있다. 임의의 시간, 또는 에너지 또는 온도 임계값에 도달하면, 경보 시스템은 청각적 경보를 출력하거나, 시각적 표시기가 작동하여 사용자에게 임계값에 도달하였음을 경고한다. 이것은 치료 장치(100)의 과도한 사용에 대해 제어할 수 있다. 일부 구성에서, 센서는 제어 모듈(110)에 동작가능하게 연결될 수 있으며, 제어 모듈(110)로 하여금 변환기 모듈(150)로부터의 초음파 치료 에너지(170)의 방사를 정지하게 할 수 있다.
치료 장치(100)의 이동을 용이하게 하기 위해서, 하나 이상의 롤링 부재(124)는 0보다 큰 마찰 계수를 갖는 외면을 가질 수 있다. 즉, 롤링 부재(124)는 타겟 표면(106)에 그립을 제공하는 외면을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 롤링 부재(124)는, 고무 또는 실리콘 소재 등, 및/또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일부 구성에서, 치료 장치(100)는 적어도 두 개의 롤링 부재(124)를 포함할 수 있다.
적어도 두 개의 롤링 부재(115)를 포함한 측면은, 변환기 모듈 벽의 외면(151) 및 타겟 표면(106) 사이의 차이인 오프셋(180)을 포함할 수 있다. 오프셋(180)은 변환기 모듈(150)과 타겟 표면(106) 사이에서 결합 매체(107)의 바람직한 두께를 유지하도록 조정될 수 있다.
오프셋(180)은 하나의 롤링 부재(115)만을 포함하는 치료 장치(100)의 구성에 적용될 수 있다. 오프셋(180)은, 타겟 표면(106)으로부터 변환기 모듈 벽(151)의 외면(152)까지 측정된, 적어도 1mm 일 수 있다. 오프셋(180)는 변환기 모듈(150)과 타겟 표면(106) 사이에서 결합 매체(107)의 바람직한 두께를 유지하도록 조정될 수 있다.
임의의 측면에서, 결합 매체(107)는, 물 기반(water-based), 경유 기반(light-oil based), 경유와 물의 에멀젼 기반(based on an emulsion of light oil and water), 다른 결합 액체 또는 겔, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 응용에서, 결합 매체(107)는 치료 장치(100)에 포함되는 위치 센서(140), 선택적으로 광학 위치 센서(140)를 간섭하지 않도록 구성되는, 물, 경유, 또는 경유와 물의 에멀젼을 포함할 수 있다.
임의의 구성에서, 치료 장치(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 온도 센서(142)를 포함할 수 있다. 온도 센서(142)는 에너지원(160) 또는 변환기 모듈 벽(151)과 같은 치료 장치(100)의 임의의 부분의 온도, 타겟 표면(106)의 온도, ROI(108)의 온도 또는 이들이 조합을 감지하도록 구성될 수 있다. 온도 센서(142)는 변환기 모듈(150) 또는 치료 장치(100) 내에 다른 부분에 위치할 수 있다.
임의의 구성에서, 치료 장치(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 변환기 모듈(150) 또는 에너지원(160)와 ROI(108) 또는 타겟 표면(106) 사이의 결합을 감지하는 접촉 센서(144)를 포함할 수 있다. 접촉 센서(144)는 변환기 모듈(150) 또는 치료 장치(100) 내에 다른 부분에 위치할 수 있다.
도 18은 일부 구성에 따른 렌즈 효과를 나타낸다. 에너지(170)는 변환기 모듈 벽(151)에 의해 집중된다. 예시를 위해, 에너지(170)는 평행(collimate)하고 에너지(170A)에 의해 지정된다. 평행한 에너지(170A)는 변환기 모듈 벽(151)의 곡률에 의해 집중된다. 따라서, 시스템(100)은 평행한 에너지(170A)를 생성한 후 원 에너지 방사를 집중하여 에너지(170B)를 생성할 수 있다. 다른 예에서, 에너지(170A)는 변환기 모듈 벽(151)의 곡률로 흐리게 집중될 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 평행한 에너지(170A)를 생성한 후 원 에너지 방사를 흐리게 집중하여 에너지(170C)를 생성할 수 있다.
대안적으로, 에너지(170)는 에너지원(160)의 위상 어레이를 이용하여 집중된다. 여기에 설명된 바와 같이, 에너지(170)는 에너지원(160)에 렌즈(164)를 이용하여 집중된다. 에너지(170)는 렌즈(164) 및 에너지원(160)의 위상 배열의 조합에 의해 집중될 수 있다. 에너지(170)는, 에너지원(160), 하나 이상의 렌즈(164), 및 변환기 모듈 벽(151)의 조합에 의해서, 평행, 집중, 약하게 집중, 흐리게 집중, 집중되지 않을 수 있다.
집중, 흐리게 집중, 약하게 집중, 및 집중되지 않은 에너지는 ROI(108)를 향하는 바람직한 에너지 필드를 생성하는데 사용될 수 있다. 시스템(100)의 기하학적 파라미터의 조합은 ROI(108)를 향하는 바람직한 에너지 필드를 정의하기 위해서 고려된다. 예를 들어, 집중(또는 흐리게 집중 또는 집중하지 않는) 에너지(170)는 내부 체적(156), 에너지원(160)에 의해 방사된 에너지(170A) 빔의 크기, 에너지원(160)과 내면(155) 사이의 경로 길이, 에너지원(160)에 결합된 렌즈, 및 에너지원(160)인 위상 어레이를 기반하여 의존할 수 있다. 또한, 집중(또는 흐리게 집중된) 에너지 170B(또는 170C)는 변환기 모듈 벽(151)으로 선택된 소재의 음파 속도, 변환기 모듈 벽(151)의 두께(154), 및 변환기 모듈 벽(151)의 곡률(반지름)에 기반하여 의존할 수 있다. 에너지원(160)에 의해 방사된 에너지(170A)의 주파수는, 구조에 대해 동작하고 ROI(108)를 향하는 바람직한 에너지(170B 또는 170C)를 생성하기 위해서 좁은 대역 폭 내에 있어야 한다. 계산된 구조의 정밀도는 바람직한 에너지(170B 또는 170C)를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 에너지(170A)의 주파수가 좁은 대역 폭의 외부에 있는 경우, 에너지(170A)는 다시 에너지원(160)으로 반사된다. 예를 들어 도 19A 내지 19C에 도시된 바와 같이, 그래프는 세 개의 상이한 두께에 대한 음파 파워 투과 계수 대 주파수를 나타낸다. 예시된 바와 같이, 외벽의 두께는 ROI를 향하는 에너지의 대역폭에 영향을 미칠 것이다. 렌즈 구조는 외벽의 곡률의 원호에 기초한다. 음파 윈도우로 LEXAN을 반드시 이용하여야 하는 것은 아니며, 도 19A 내지 19C는 1/2 파장의 대략적으로 단순 배수(simple multiple)의 두께를 갖는 윈도우를 통한 전송의 예시에 불과함을 이해하여야 한다.
치료 장치(100)는 제어 모듈(110)로부터 에너지원(160)에 전력을 제공하도록 구성되는 배선을 포함할 수 있다. 배선은 제어 모듈(110)로 에너지원(160)을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 전원 공급 장치는 에너지원에 전력을 공급하도록 구성될 수 있으며, 변환기 모듈(150)에 배치될 수 있다. 예를 들어, (일회용 또는 충전식) 전지는 에너지원(160)에 결합될 수 있고, 에너지원(160)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 일 구성에서, 축(124)은 자석 및 전기를 생성하도록 구성되고, 충전지에 결합되는 자석 주위에 와이어 코일을 포함할 수 있다.
임의의 측면에서, 롤링 부재(115)는 휠 또는 볼 베어링, 실린더, 트레드, 또는 타겟 표면(106)을 따라 회전하기에 적합한 임의의 다른 형태일 수 있다. 모든 롤링 부재를 위해 볼 또는 베어링을 통합하는 측면에서, 치료 장치(100)는 치료 표면(106)을 따라 임의의 방향으로 이동할 수 있다.
일부 구성에서, 축(124)은 이동할 수 있다. 축(124)은 변환기 모듈(150)에 가해진 임의의 기계적 압력에 민감하도록 구성될 수 있다. 축(124) 중 적어도 하나는 치료 장치(100)에 대한 기계적 압력의 증가에 반응하여 이동할 수 있다. 축(124)은, 예를 들어, 스프링 장전되어 ROI(108) 상부의 타겟 표면(106)의 변화를 보상하기 위해 위 또는 아래로 이동하도록 바이어스될 수 있다. 일부 구성에서, 축(124)은 타겟 표면(106)에 상대적으로 Z 축을 따라 이동할 수 있다.
다양한 구성에서, 변환기 모듈(150)은, 내면(155)에 접하거나 내면에 의해 경계되는 내부 체적(156)을 갖도록 구성될 수 있다. 내부 체적(156)는 결합 매체(107)로 채워질 수 있다. 변환기 모듈(150)은 투명 또는 초음파 에너지에 실질적으로 투명할 수 있는 두께(154)를 갖는 소재를 포함하는 변환기 모듈 벽(151)을 포함할 수 있다. 일부 구성에 있어서, 변환기 모듈(150)은 변환기(162)를 포함할 수 있다. 일부 구성에 있어서, 변환기 모듈(150)는 음파 매칭층을 포함할 수 있다. 변환기 모듈(150)은, 변환기(162)로부터 내면(155)까지의 거리인 경로 길이를 포함할 수 있다. 변환기 모듈(150)은, 외면(152)으로부터 내면(155)으로 수직하게 측정된 거리인 두께(154)를 가질 수 있다.
일부 구성에서, 에너지(170)는 연속파 방사로 전달될 수 있다. 변환기 모듈(150)은 변환기(162)를 ROI(108)에 결합하고 및 존재하는 결합 매체 및 변환기 모듈 벽(151)을 통해 ROI(108)로 변환기(162)로부터 에너지의 전달을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 변환기 모듈(150)이 ROI(108)로부터 결합 해제되어 공기와 결합하면, 변환기 모듈 벽은 반사기가 될 수 있고, 에너지(170)의 적어도 대부분이 반사된 에너지로 변환기 모듈(162)로 반사되어 돌아온다.
변환기 모듈(150)은 외면(152) 및 내면(155)을 갖는 변환기 모듈 벽(151)을 포함할 수 있다. 변환기 모듈 벽(151)은, 외면(152)으로부터 내면(155)으로 수직하게 측정된 거리인 두께(154)를 가질 수 있다. 다양한 구성에서, 두께(154)는, 본 명세서에서 더 설명될, 초음파 에너지(170)에 다양한 물리적 특성을 제공하도록 구성될 수 있다. 변환기 모듈(250)은, 내면(155)에 접하거나 내면에 의해 경계되는 내부 체적(156)을 갖도록 구성될 수 있다. 여기에서 설명된 바와 같이, 내부 체적(156)는 결합 매체(107)로 채워질 수 있다.
변환기 모듈(150)은, 표면(106) 상에 또는 표면 아래에 있는 관심 부위로 음파 에너지(170)를 전송하도록 구성된 초음파 변환기와 같은, 에너지원(160)을 포함할 수 있다. 변환기 모듈(150)은, 음파 에너지(170)의 약 1/2 파장의 두께를 가지며 에너지원(160) 및 결합 용액(156)을 둘러싸도록 구성된 원호형상의 외부 환상 벽(151)을 포함할 수 있다. 변환기 모듈(150)은, 제어 모듈(110)과 통신하며 에너지원(160)과 변환기 모듈(150)의 내면 사이 처방된 거리에 의해 에너지원(160)이 약 1/2 파장의 두께로 음파 에너지(170)의 상호 작용을 이용하여 ROI(108)에 결합되었는지를 판단하도록 구성된 결합 감지 시스템을 포함할 수 있다. 결합 감지 시스템은, 음파 에너지의 1/2 파장의 두께를 갖는 외면(151)으로, 변환기(162)로 되돌아오는 음파 에너지(170)의 반사량을 모니터링하여 에너지원(160)이 ROI(108)에 결합되었는지를 판단하도록 구성될 수 있다.
일부 측면에서, 변환기 모듈(150)의 하부는, 음파 윈도우인, 약 1/2 파장의 두께(154)를 갖는 외부 곡면(151)으로 구성될 수 있다. 이러한 측면에서, 음파 윈도우를 제외한 변환기 모듈(150)의 나머지는, 음파 에너지를 전송하지 않거나 부분적으로만 전송하는 소재로 이루어지며 및/또는 1/2 파장보다 큰 두께(154)를 가질 수 있다.
임의의 구성에서, 치료 장치(100)는 핸드 헬드 장치로서 구성될 수 있다. 일 구성에서, 치료 장치(100)는 변환기 모듈(150), 위치 센서(140), 조직 접촉 센서, 제어 모듈(110), 및 변환기 모듈(150), 센서, 및 제어 모듈(110)을 연결하는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 일 구성에서, 치료 장치(100)는 위치 센서(140), 제어 모듈(110), 충전용 전원, 및 적어도 하나의 초음파 변환기(160)를 포함하는 변환기 모듈(150)을 포함할 수 있다. 하나의 구성에 따르면, 치료 장치(100)는, 위치 센서(140), 제어 모듈(110), 음파 결합 매체 디스펜서(105), 및 적어도 하나의 초음파 변환기(160)를 포함하는 변환기 모듈(150)을 포함할 수 있다. 임의의 구성에서, 타겟 표면(106)은 피부 표면, 피하 표면, 점막 표면, 내부 장기의 표면, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 구성에서, 제어 모듈(110)은 ROI(108)에서 바람직한 치료 효과를 달성하기 위한 치료 시술을 조정하고 제어할 수 있다. 예를 들어, 일부 구성에서, 제어 모듈(110)은 전원 요소, 감지 및 모니터링 구성 요소, 하나 이상의 RF 드라이버 회로, 냉각 및 결합 제어, 및/또는 처리 및 제어 로직 요소들을 포함할 수 있다.
제어 모듈(110)는 ROI(108)의 일부의 제어된 타겟팅을 위한 치료 장치(100)를 다양한 방법으로 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전원 요소에 대해, 제어 모듈(110)은, 변환기 전자 앰프/드라이버에 의해 요구되는 전력을 포함한 전기 에너지를 전체 제어 모듈(110)에 공급할 수 있는 하나 이상의 직류(DC) 전원을 형성할 수 있다. DC 전류 감지 또는 전압 감지 장치가 구비되어 안전과 모니터링 목적을 위해서 증폭기/드라이버에 들어가는 전력 레벨을 확인할 수 있다.
일부 구성에서 증폭기/드라이버는 멀티 채널 또는 단일 채널의 전력 증폭기들 및/또는 드라이버를 포함할 수 있다. 변환기 어레이 구성의 일부 구성에서, 증폭기/드라이버는 빔 형성기(beam former)와 함께 구성되어 어레이 집중을 가능하게 할 수 있다. 예시적인 빔 형성기는 관련된 스위칭 로직을 가진 발진기/디지털 제어 파형 합성기에 의해 전기적으로 여기될 수 있다.
전원 요소는 다양한 필터링 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 고조파 필터 및/또는 매칭은 증폭기/드라이버의 출력단에서 사용되어 구동 효율 및 효과를 증가시킬 수 있다. 전력 검출 요소는 적절한 작동 및 보정을 확인하기 위해 포함될 수 있다. 예를 들어, 전력 및 다른 에너지 검출 요소는 변환기 모듈(150)에 들어가는 전력량을 모니터링하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 예시적인 제어 모듈(110)은, 마이크로 컨트롤러, 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 컴퓨터 보드와 같은 시스템 프로세서 및 다양한 디지털 제어 로직, 및 통신, 디스플레이, 인터페이스, 저장, 문서화, 및 다른 유용한 기능을 위한 입출력 회로 및 시스템뿐 아니라 사용자 제어와의 인터페이스 및 회로 인터페이스를 할 수 있는 펌웨어와 제어 소프트웨어를 포함하는 관련 요소를 포함할 수 있다. 시스템 소프트웨어는 모든 초기화, 타이밍, 레벨 설정, 모니터링, 보호 설정, 및 사용자 정의 치료를 달성하고자 하는 다른 시스템 기능을 제어할 수 있다. 또한, 다양한 제어 스위치, 터치 패널, 멀티 터치 패널, 용량성 및 유도성 스위치는 또한 동작을 제어하도록 적절하게 구성될 수 있다.
제어 모듈(110)은 무선 인터페이스를 통해 무선 디바이스와 통신하도록 구성될 수 있다. 통상적으로, 무선 디바이스는 디스플레이 및, 예를 들어, 터치 스크린 또는 키보드와 같은 사용자 인터페이스를 갖는다. 무선 또는 이동 장치의 예는, 휴대 전화, 스마트 폰, 컴퓨터, 랩탑, 넷북, 태블릿, 또는 현재 알려져 있거나 장래에 개발될 임의의 다른 장치이나, 이에 한정되지 않는다. 따라서, 치료 장치(100)는 예를 들어, 전자장치, 안테나 등의 하드웨어뿐만 아니라, 무선 인터페이스를 통해 통신하는데 사용될 수 있는 소프트웨어를 포함할 수 있다.
임의의 구성에 있어서, 제어 모듈(110)은 휴대용 장치일 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(110)은 휴대폰, 스마트 폰, 컴퓨터, 랩탑, 넷북, 테블릿, 또는 현재 알려져 있거나 장래에 개발될 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 제어 모듈(110)의 기능은 휴대용 장치에 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(110)의 기능은, 치료 장치(100)를 사용할 때, 휴대용 장치에 앱으로 다운로드 및 이용될 수 있다. 일부 예에서, 휴대용 장치는 무선 네트워크에 인터페이스할 수 있으며, 제어 모듈(110)의 기능은 휴대용 장치에 전송될 수 있다. 일부 예에서, 휴대용 장치는 무선 네트워크와 인터페이스할 수 있고, 휴대용 장치는 무선 네트워크를 통해 모니터링할 수 있다. 일부 예에서, 휴대용 장치는 무선 네트워크와 인터페이스할 수 있고, 휴대용 장치는 네트워크를 통해 치료로부터의 데이터를 업로드할 수 있다.
무선 또는 휴대용 장치는 치료 장치(100)에 의해 생성된 영상을 표시하도록 구성될 수 있다. 무선 또는 휴대용 장치는 치료 장치(100)의 적어도 일부를 제어하도록 구성될 수 있다. 무선 또는 휴대용 장치는 치료 장치(100)에 의해 생성되어 무선 장치로 전송된 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
일부 구성에 있어서, 변환기 모듈(150)은 초음파 변환기(162), 위치 센서(140), 조직 접촉 센서, 통신 인터페이스, 제어 모듈(110), 충전용 전원, 음파 결합 매체 디스펜서(105), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 임의의 구성에 있어서, 변환기 모듈(150)은 적어도 두 개의 초음파 변환기(162)를 포함할 수 있다.
임의의 구성에 있어서, 변환기 모듈 벽(151)은, 에너지(170)의 1/2 파장의 배수인 두께(154)를 갖는 초음파 투과 윈도우를 제공하기 위한 소재 특성 및 기하학적 형상을 가질 수 있다. 일부 구성에 있어서, 변환기 모듈 벽(151)은 에너지(170)의 1/2 파장("λ")인 두께 또는 에너지(170)의 약 1/2 파장인 두께를 가질 수 있다. 일부 구성에 있어서, 변환기 모듈 벽(151)은, 예를 들면, 1/2 파장의 배수인 0, 1, 2, 3, ..., N과 같은, 1/2 파장 길이의 배수인 두께(154)를 가질 수 있다. 임의의 구성에서, 에너지(170)는 초음파 에너지, 광자 기반 에너지, 무선-주파수 에너지, 마이크로파 에너지, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 구성에서, 에너지원(160)은, 음파 에너지 데포지션의 정밀한 공간 및 시간 제어를 통해서 ROI(108) 내의 연조직에 상승된 온도의 등각 배포(conformal distribution)를 제어 가능하게 생성하는 기능을 갖도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 에너지원(160)의 제어는, 조직에 독립된 제어로, 선택된 시간 및 공간 파라미터 내에서 구성될 수 있다. 초음파 에너지(170)는 공간 파라미터들을 이용하여 ROI(108) 내의 연조직에 상승된 온도의 등각 배포를 생성하도록 제어될 수 있다. 초음파 에너지(170)는 시간 파라미터들을 이용하여 ROI(108) 내의 연조직에 상승된 온도의 등각 배포를 생성하도록 제어될 수 있다. 초음파 에너지(170)는 공간 파라미터 및 시간 파라미터의 조합을 이용하여 ROI(108) 내의 연조직에 상승된 온도의 등각 배포를 생성하도록 제어될 수 있다. 일부 구성에서는 ROI(108) 내 연조직의 상승된 온도의 등각 배포는 ROI(108)의 상승된 온도의 등각 영역이다.
다양한 구성에서, 에너지원(160)은, 적어도 100의 에너지원(160)으로부터 ROI(108)까지의 세기 이득을 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 에너지원(160)은 적어도 5의 타겟 표면(106)으로부터 ROI(108)까지의 세기 이득을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 음파 에너지(170)를 ROI(108)로 집중하도록 구성될 수 있다. 집중되면, 에너지원(160)으로부터 ROI(108)로의 강도는, 500 W/cm2부터 25,000 W/cm2의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 음파 에너지(170)를 ROI(108)로 약하게 집중시키도록 구성될 수 있다. 약하게 집중됨으로써, 에너지원(160)으로부터 ROI(108)로의 피크 강도는 5 W/cm2부터 100 W/cm2 범위에 있을 수 있다. 에너지원(160)은 에너지(170)를 ROI(108)에 집중시켜 적어도 1000 W/cm2의 평균 세기를 ROI(108)에 생성하도록 구성될 수 있다. 에너지원(160)는 적어도 3 W/cm2의 세기를 타겟 표면(106)에 생성하기 위해서 에너지(170)를 ROI(108)에 집중시키도록 구성될 수 있다. 에너지원(160)는 적어도 10 W/cm2의 세기를 타겟 표면(106)에 생성하기 위해서 에너지(170)를 ROI(108)에 집중시키도록 구성될 수 있다.
일부 구성에서, 에너지원(160)은, 흐리게 집중된 음파 에너지(170)를 ROI(108)로 지향시키도록 구성될 수 있다. 에너지원(160)은 ROI(108)로 집중되지 않은 음파 에너지(170)를 지향시키도록 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 평면 초점을 갖는 음파 에너지(170)를 ROI(108)로 지향시키도록 구성될 수 있다.
에너지(170)는 1 MHz부터 30 MHz까지 범위의 주파수로 그리고 1 나노초부터 10 마이크로 초까지 범위의 시간 동안 방사될 수 있다. 일부 구성은 1 MHz부터 2 GHz까지 범위의 주파수로 그리고 100 피코초부터 10초 범위의 시간 동안 에너지(170)를 ROI(108)로 지향하도록 구성된 시스템을 제공한다. 이러한 구성의 예는 시스템은 1KW 내지 12 KW의 범위 내의 전력 신호를 에너지원(160)에 제공하여 1나노초부터 약 500 마이크로 초 범위 그리고 약 0.5 밀리주울부터 약 6 주울까지 범위로, ROI(108)를 지향하는 에너지(170) 량을 생성하도록 구성된다. 일부 응용에서, 주파수 범위는 1 MHz부터 30 MHz까지 또는 1 MHz부터 20 MHz까지 또는 2 MHz부터 10 MHz까지일 수 있다.
많은 치료 응용에서, 초음파 에너지(170)의 주파수는 약 1 MHz부터 약 12 MHz까지의 범위, 또는 약 5 MHz부터 약 15까지, 또는 약 2 MHz부터 약 12 MHz까지 또는 약 3 MHz부터 약 7 MHz까지의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 응용에서, 주파수 범위는 1 MHz부터 10 MHz까지 또는 1 MHz부터 7 MHz까지 또는 2 MHz부터 5 MHz까지일 수 있다.
음파 에너지(170)는, 타겟 표면(106)에 결합된 에너지 소스(160)로부터 0.001 초부터 5초까지의 범위로 증가하면서 방사될 수 있는데, 음파 에너지(170)는 1 MHz 내지 20 MHz 범위의 주파수로 5 W/cm2 내지 70,000 W/cm2 범위의 피크 세기로 방사된다. 증가분은 0.001 초부터 5초까지의 범위에 있을 수 있고, 조직에 효과를 제공하기 위해 필요한 음파 에너지의 양을 전달하기 위해 반복적으로 방사될 수 있다. 증가분은 0.001 초부터 5초까지의 범위에 있을 수 있고, 각 증가분 사이에 10 마이크로초 내지 1초의 지연을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 열 효과의 영역에 대한 ROI 영역(108)으로의 에너지(170)의 방사 시간의 시간 길이는 주파수 범위에서 수 밀리초부터 수 분까지의 범위 내에 있다.
일부 응용에서, 초음파 에너지(170)는 ROI(108)에 열 효과를 생성할 수 있다. ROI(108)의 온도는 전달된 음파 에너지(170)의 세기에 비례하므로, ROI(108) 내 매체(예를 들어 조직)의 열용량을 초과하는, ROI(108)로 음파 에너지(170)의 제어된 전달을 제공하면, ROI(108) 내 매체에 손상을 주거나 매체를 파괴할 것이다. 예를 들면, 전달된 초음파 에너지(170)가 조직의 열 용량을 초과하는 경우, 병변은 피하 조직에서 생성될 수 있다. 그러나, ROI 내 매체(108)의 온도를 증가시키지만, 조직의 열 용량을 초과하지 않게 ROI(108)로 음파 에너지(170)를 제어하여 전달하면, ROI(108) 내 조직의 변화는 시작되지만 ROI(108)의 타겟 구역 내 조직을 파괴하지는 않는다. 예를 들어, 피하 조직은, 콜라겐을 수축시킬 수는 있지만, 타겟 구역 내 조직을 손상 또는 파괴하지 않는 약 43 °C 내지 약 50° C로 가열될 수 있다.
일부 구성에서, 에너지(170)는 ROI(108)에 기계적인 효과를 생성할 수 있다. 기계적 효과는 음파 에너지(170)와의 상호 작용에 의해 생성된 매체의 비열(non-thermal) 효과이다. 기계적 효과는, 예를 들어, 공명(acoustic resonance), 음파 탄성 효과(acousto-elastic effect), 기계적 음파 효과(acousto-mechanical effect), 음파 흐름(acoustic streaming), 파괴 음압(disruptive acoustic pressure), 충격파(shock waves), 히스트로피(histrophy), 관성 캐비테이션(inertial cavitation), 및 비관성 캐비테이션(non-inertial cavitation) 중 하나일 수 있다.
충분히 높은 음파 강도에서, 캐비테이션은 ROI(108)의 액체 부분에서 미세 기포의 형성이다. 미세 기포와 초음파 필드의 상호 작용은 미세 기포가 ROI(108)에서 진동(비관성(동적) 캐비테이션) 또는 성장하여 결국 내파(관성 캐비테이션)될 수 있다. 관성 캐비테이션 중에, 미세 기포 안에서 매우 높은 온도가 발생하고, 붕괴는 ROI(108)에서 매체(조직)를 기계적으로 손상시킬 수 있는 충격파와 연관된다. 상술한 바와 같이, 캐비테이션의 영역에 대한 에너지(170)의 방사 시간의 시간 길이는 주파수 범위에서 수 마이크로초부터 수 초까지의 범위 내에 있다. 일부 구성에서, 중첩이 존재하며, 여기에서 열 효과와 캐비테이션 효과 모두가 발생할 수 있다.
기계적 음파 효과는 ROI(108)의 타겟 구역 내에 미세 폭발(micro explosion)을 일으킬 수 있다. 기계적 음파 효과는 ROI(108)내 매체의 분열(fragmentation)의 임계값 이상으로 목표 영역의 압력을 증가시킬 수 있다. 분열 압력은 특정 매체의 ROI(108) 내 물질(예를 들어 고체)이 폭발(산산조각, 분열)하는 최소 압력이다. 전술한 바와 같이, 음파 기계적 효과의 영역에 대한 에너지(170)의 방사 시간의 시간 길이는 주파수 범위에서 수 나노초부터 수 마이크로초까지 범위 내에 있다. 일부 구성에서, 중첩이 존재하며, 여기에서 캐비테이션와 기계적 음파 효과 모두가 발생할 수 있다.
음파 탄성 효과는, 음파에 의해 생성된 타겟 구역 내에서 음파의 압력 진동과 이에 따른 단열 온도의 조합으로부터 발생하는 매체 내 효과이다. ROI(108) 내 주위 매체의 온도는 변경되지 않는다. 음파 탄성 효과는 ROI(108)의 타겟 구역에서 분자의 탄성 임계값을 넘어설 수 있다. 음파 탄성 효과는 열적 확산에 의해 내부로부터 바깥으로 온도를 증가시키며, 이는 타겟 구역내 온도를 극적으로 증가시킬 수 있어서 타겟 구역 내 압력을 증가시키게 된다.
음파 탄성 효과는 타겟 구역 내 분자의 열 탄성 연결을 끊을 수 있어서, ROI(108)의 타겟 구역 내에 마이크로 폭발을 일으킬 수 있다. 음파 탄성 효과는 타겟 구역 내 매체의 분열 온도 이상으로 타겟 구역 내 온도 상승을 일으킬 수 있다. 분열 온도는 특정 매체의 ROI(108) 내 물질(예를 들어 고체)이 폭발(산산조각, 분열)하는 최소 온도이다. 전술한 바와 같이, 음파 기계적 효과의 영역에 대한 에너지(170)의 방사 시간의 시간 길이는 주파수 범위에서 수 피코초부터 수 마이크로초까지 범위 내에 있다. 일부 구성에서, 중첩이 존재하며, 여기에서 기계적 음파 효과와 음파 탄성 효과 모두가 발생할 수 있다.
일부 구성에서, 에너지(170)는 초음파 에너지일 수 있다. 일부 구성에서, 에너지(170)는, 예를 들어, 하나 이상의 에너지일 수 있지만, 초음파 에너지와 광자 기반 에너지에 한정되지 않는다. 물론 에너지(170)는 예를 들면, 하나의 에너지 또는 두 개의 상이한 에너지 종류에 한정되지 않으며, 에너지(170)는 다수의 에너지 종류를 포함 및/또는 상이한 주파수들에서 특정 에너지 종류를 포함할 수 있다. 에너지원(160)은 초음파 에너지를 방사하도록 구성될 수 있다. 에너지원(160)은 초음파 에너지를 방사하고, 광자 기반 에너지를 방사하도록 구성될 수 있다.
일부 구성에서, 에너지원(160)은 에너지(170)의 적어도 두 개의 상이한 형태를 방사하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 에너지원(160)은 치료 영역의 일부에, 초음파 에너지를 방사하도록 구성되며, 에너지원(160)은 초음파 에너지와는 상이한 제2 에너지를 치료 영역의 일부에 방사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 에너지는 레이저 또는 인텐스 펄스 라이트(IPL), 또는 발광 다이오드(LED), 또는 무선 주파수원 또는 마이크로파 에너지원 또는 플라즈마원 또는 자기 공명원 또는 기계적 에너지원 또는 다른 광자 기반 에너지원에 의해 제공될 수 있다. 일부 응용에서, 에너지원은 타겟 조직을 냉각하여 치료를 제공하는 극저온원이다. 제2 에너지는 현재 알려져 있거나 장래에 개발될 임의의 적절한 에너지원에 의해 제공될 수 있다. 에너지원(160)은 여기에서 설명된 임의의 소스에 의해 제공될 수 있는 제3 에너지를 방사하도록 구성될 수 있다. 에너지원(160)은 여기에서 설명된 임의의 소스에 의해 제공될 수 있는 n 번째의 에너지를 방사하도록 구성될 수 있다.
일부 구성에서, 에너지원(160)은 초음파 에너지원 및 광자 기반 에너지원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광자 기반 에너지원은 레이저일 수 있다. 일부 예에서, 광자 기반 에너지원은 IPL일 수 있다. 일부 예에서, 광자 기반 에너지원은 하나 이상의 LED 일 수 있다. 일부 예에서, 광자 기반 에너지원은 나노초 Q 스위치 레이저일 수 있다. 일부 예에서, 광자 기반 에너지원는 피코초 Q 스위치 레이저일 수 있다.
광자 기반 에너지원은 약 400 나노미터부터 약 440 나노미터까지의 파장을 갖는 "청색광"을 방사하도록 구성될 수 있다. 초음파 에너지가 적용되기 전에 청색광은 전치료로서 적용될 수 있다. 청색광은 초음파 에너지와 동시에 적용될 수 있다. 광자 기반 에너지원은 약 600 나노미터부터 약 1350 나노미터까지의 파장을 갖는 "적색광"을 방사하도록 구성될 수 있다. 초음파 에너지가 적용되기 전에 적색광은 전치료로서 적용될 수 있다. 적색광은 초음파 에너지와 동시에 적용될 수 있다. 광자 기반 에너지원은 약 100 나노미터부터 약 400 나노미터까지의 파장을 갖는 자외선 에너지를 방사하도록 구성될 수 있다. 초음파 에너지가 적용되기 전에 자외선은 전치료로서 적용될 수 있다. 자외선은 초음파 에너지와 동시에 적용될 수 있다.
일부 구성에서, 에너지원(160)은 초음파 에너지원 및 RF 에너지원를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 초음파 에너지원 및 마이크로파 에너지원을 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 초음파 에너지원 및 플라즈마원을 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 초음파 에너지원과 자기 공명원 에너지원을 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 초음파 에너지원 및 기계적 에너지원을 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 초음파 에너지(170)는 연속파 방사이다. 변환기 모듈(150)은 변환기(162)를 ROI(108)에 결합하고 존재하는 결합 매체 및 변환기 모듈 벽(151)을 통해 ROI(108)로 변환기(162)로부터 에너지의 전달을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 변환기 모듈(150)이 ROI(108)로부터 결합 해제되어 공기와 결합하면, 변환기 모듈 벽은 반사기가 될 수 있고, 에너지(170)의 적어도 대부분이 반사된 에너지로 변환기 모듈(162)로 반사되어 돌아온다.
일부 구성에서, 디지털 합성기는 변환기(162)에 결합될 수 있고, 주파수 스위프 변환기(162)로 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 주파수 스위프는 변환기(162)의 일정한 평균 출력 전력을 모니터할 수 있다. 일부 구성에서, 주파수 스위프는 상이한 주파수의 집합의 스텝 함수가 될 수 있다. 일부 구성에서, 주파수 스위프는 chirp 함수이다. 일부 구성에서, 상이한 주파수의 집합의 스텝 함수는 복수의 상이한 주파수를 포함할 수 있다.
도 20 및 21에 도시된 바와 같이, 일부 구성에서, 주파수 스위프로부터의 출력을 모니터링할 수 있다. 도 20 및 21의 그래프의 축에 대한 단위는 Y 축은 전기 임피던스이고 X 축은 주파수이다. 도 20은, 변환기 모듈(150)이 ROI(108)에 결합될 때, 주파수 스위프로부터의 피드백을 나타낸다. 도 20은, 변환기 모듈(150)이 ROI(108)에 결합 해제(또는 공기에 결합)될 때, 주파수 스위프로부터의 피드백을 나타낸다. 주파수 스위프로부터의 피드백의 차이는 결합 감지 시스템이 될 수 있다. 주파수 스위프가 도 20과 유사한 피드백을 보고하면, 장치(100)는 ROI(108)에 초음파 에너지(170)를 제공하는 기능을 계속한다. 주파수 스위프가 도 21과 유사한 피드백을 보고하면, 변환기(162)는 안전 메커니즘으로 종료 및/또는 변환기(162)를 손상 또는 파괴로부터 보호한다.
일부 구성에서, 시스템은, 중간 온도 및/또는 변환기 온도 변화로도 일정한 평균 출력을 달성하기 위해 출력을 모니터하고 조정할 수 있다. 일부 구성에서, 변환기 모듈(150)은 온도 센서(142)를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 변환기 모듈(150)은 2 개의 온도 센서(142)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 온도 센서(142)는 결합 매체(107)와 접촉하고 제2 온도 센서(142)는 변환기(162)와 접촉할 수 있다. 일부 구성에서, 온도 센서에 의해 보고된 온도가 예를 들어, 43 °C를 초과하면, 변환기(162)는 초음파 에너지(170)의 방사를 정지한다.
여기에서 설명된 바와 같이, 임의의 구성에서, 오프셋(180)은 타겟 표면(106)에 적용되는 결합 매체(107)의 적절한 두께를 보장하기 위하여, 음파 결합 매체 디스펜서(105)와 함께 사용될 수 있다. 일부 구성에서, 음파 결합 매체 디스펜서(105)는 변환기 모듈(150)에 통합될 수 있다. 그러나, 음파 결합 매체 디스펜서(105)가 결합 매체(107)를 변환기 모듈(150)와 표면(106) 중 적어도 어느 하나에 제공할 수 있는 한, 음파 결합 매체 디스펜서(105)는 시스템(100)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 오프셋(180)은, 시스템(100)의 사용 중에 변환기(162)와 ROI(108)의 결합을 제공하기 위해 여기에서 설명된 접촉 센서를 사용할 수 있다.
임의의 구성에서, 위치 센서(140)는 변환기 모듈(150)의 뒤 또는 변환기 모듈(150) 앞에 배치되거나 변환기 모듈(150)에 통합될 수 있다. 초음파 변환기 모듈(150)은, 예를 들면, 레이저 위치 센서 및 모션 센서, 또는 레이저 위치 센서 및 영상 장치, 또는 모션 센서 및 영상 장치, 또는 레이저 위치 센서, 모션 센서, 및 영상 장치와 같은 하나 이상의 위치 센서(140)를 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 위치 센서(140)는 카메라 또는 비디오 캡쳐 장치와 같은 영상 요소를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 위치 센서(140)는 레이저 위치 센서를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 위치 센서(140)는 레이저 도플러 위치 센서를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 위치 센서(140)는 3D 자기 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 위치 센서는, 롤러 볼을 구비한 이전 버전의 마우스와 반대로 레이저 센서를 사용하는 컴퓨터 마우스와 같이, 위치를 추적할 수 있다. 위치 센서는 초음파 변환기 모듈(150)의 위치를 추적하기 위해서, 예를 들어, ROI(108) 영상에 중첩, 타겟 표면(106) 영상에 중첩, 태그 또는 미리 식별된 특징에 참조, 손상 위치에 참조, 이전 치료에 참조, 및 이들이 조합과 같은 위치 데이터 대 시간을 디스플레이에 전송할 수 있다. 예시적인 구성에서, 치료 계획은 초음파 변환기 모듈(150)의 이동 패턴을 포함할 수 있다. 이러한 이동 패턴은 디스플레이될 수 있고, 위치 센서는 치료 중에 이동 패턴과 비교하여 초음파 변환기 모듈(150)의 위치를 추적할 수 있다. 위치 센서로 초음파 변환기 모듈(150)을 추적하고, 추적된 이동을 소정의 이동과 비교하는 것은 훈련 도구로서 유용할 수 있다. 일부 구성에서, 레이저 위치 센서는 타겟 표면(106)상의 특징을 태그하거나 식별할 수 있다.
일부 구성에서, 위치 센서(140)는 1-D 또는 2-D 패턴인 임의의 공간 구성에 균일하게 이격 또는 배치된 복수의 치료 구역을 생성하기 위해 치료 초음파 에너지(170) 펄스간 거리를 결정할 수 있다. 초음파 변환기 모듈(150)이 한 방향(104)으로 이동함에 따라, 위치 센서(140)는, 초음파 변환기 모듈(150)이 이동하는 속도에 관계없이, 치료용 초음파 에너지(170) 펄스가 ROI(108)로 방출될 거리를 결정할 수 있다.
일부 구성에서, 두 개 이상의 위치 센서(140)는 두 개 이상의 롤링 부재(115)의 이동 속도를 결정하는데 사용될 수 있다. 그러한 구성에서, 제1 롤링 부재(115)의 속도가 제2 롤링 부재(115)의 속도와 실질적으로 상이하거나, 두 개 이상의 롤링 부재 각각 또는 모두의 속도가 최저 속도 이하거나, 두 개 이상의 롤링 부재 각각 또는 모두의 속도가 최고 속도 초과하거나, 제1 롤링 부재의 이동 방향이 제2 롤링 부재(115)의 이동 방향과 다르거나, 또는 이들의 조합인 경우, 제어기는 관심 부위(108)로의 에너지(170) 배포를 변경 또는 종료하도록 구성될 수 있다.
임의의 측면에서, 원격 위치 센서, 원격 방향 센서 또는 원격 위치 및 방향 센서는 치료 장치(100)에 대한 위치 및/또는 방향 정보를 제공하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 카메라는 둘 또는 그 이상의 각도에서 영상을 획득할 수 있으며, 획득된 영상은 치료 장치(100)의 위치 및 방향을 결정하기 위해 처리될 수 있다.
임의의 측면에서, 제어 모듈(110)은 과거 치료 위치를 저장할 수 있다. 제어 모듈(110)은, 필요하다면, 과거 치료된 위치를 재치료하지 않도록 저장된 치료 위치를 사용할 수 있다.
일부 구성에서, 변환기 모듈(150)은 접촉 센서(144)를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 접촉 센서(144)는 변환기 모듈(150)이 ROI(108)에 결합되어 있는지 여부를 통신할 수 있다. 접촉 센서(144)는 ROI(108) 상부의 타겟 표면(106)의 커패시턴스를 측정하고 타겟 표면(106)에 접촉하는 커패시턴스와 공기의 커패시턴스간의 차이를 통신할 수 있다. 일부 구성에서, 조직 접촉 센서는, 초음파 변환기 모듈(150)을 타겟 표면(106)에 대해 누름으로써 개시되거나 턴온될 수 있다.
다양한 구성은 ROI(108)에 에너지원(160)의 결합을 감지하는 방법을 제공한다. 예를 들어, 결합을 감지하는 방법은, 변환기(162)를 가진 에너지원(160)을 제공하는 단계, 음파 에너지(170)의 약 1/2 파장의 두께를 가진 실질적으로 곡면인 외면을 가지며 변환기(162)와 결합 매체를 둘러싸도록 구성된 변환기 모듈(150)을 제공하는 단계, 및 주파수 스위프 기능을 실행하는 단계를 포함한다. 방법은 변환기(162)에서 초음파 에너지(170)를 방사하는 단계; 반사된 에너지(170)를 수신하는 단계; 변환기를 주파수 스위핑하는 단계; 주파수 스위프로부터의 피드백이 임계값 이하(또는 설정된 레벨에 따라 이상)인지를 결정하는 단계; 및 변환기(162)가 ROI(108)에 결합되었는지를 결정하는 단계를 포함한다.
방법의 일부 구성에서, 주파수로부터의 피드백이 임계값 레벨 이상인 경우, 변환기(162)는 ROI(108)에 결합되지 않았다. 일부 구성에서, 주파수로부터의 피드백이 임계값 레벨 이상(또는 설정된 레벨에 따라 이하)인 경우, 변환기(162)는 ROI(108)에 결합되었다. 방법은 변환기(162)로부터 일정한 평균 출력 전력을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 변환기(162)로 전력을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 스위프 주파수는, 스탠드오프의 경로 길이 및 음속을 이용하여 계산된 기간을 갖는다.
다양한 구성은 타겟(108)에 초음파원(160)이 결합되었는지를 결정하는 방법을 제공한다. 일부 구성에서, 결합 감지 시스템은, 변환기(162)를 가진 초음파원(160), 스탠드오프의 바닥면에서 음파 에너지(170)의 약 1/2 파장의 두께를 가진 실질적으로 곡면인 외면을 가진 변환기(162)에 결합된 음파적으로 투명한 스??드오프를 포함한다. 초음파원(162)이 ROI(108)에 결합되어 있지 않을 때, 약 1/2 파장의 두께(154)를 갖는 실질적으로 곡면인 외면은 반사기이다. 초음파원(162)이 ROI(108)에 결합되어 있을 때, 약 1/2 파장의 두께(154)를 갖는 실질적으로 곡면인 외면은 초음파 에너지(170)에 투명하다.
다양한 구성에서, 접촉 센서(144)는 하나 이상의 상이한 감지 기술과 결합될 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서(144)는 홀 검출기와 결합될 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서(144)는 광 검출기와 결합될 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서(144)는 도전성 검출기와 결합될 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서(144)는 압전 검출기와 결합될 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서(144)는 기계식 검출기와 결합될 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서(144)는 자기 검출기와 결합될 수 있다. 다양한 구성에서, 결합 검출 시스템은, 홀 검출기, 광학식 검출기, 음파 임피던스 검출기, 도전성 검출기, 압전 검출기, 기계식 검출기, 자기 검출기, 음파 임피던스 검출기, 및 이들의 조합 중 적어도 어느 하나와 결합될 수 있다.
도 22를 참조하면, 복수의 다양한 구성에 따라 복수의 에너지원(160) 구성이 도시되어 있다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 적어도 하나의 초음파 변환기(162)를 포함한다. 일부 구성에서, 에너지원(160)은 적어도 하나의 초음파 변환기 및 예를 들어, 렌즈와 같은 집중 장치(164)를 포함한다.
예를 들어, 변환기(162)는 구형으로 집중된(spherically focused) 단일 소자(36)를 포함할 수 있다. 변환기(162)는 환형/다중 소자 어레이(38)를 포함할 수 있다. 변환기(162)는 이미징 영역(40)을 가진 환형 어레이를 포함할 수 있다. 변환기(162)는 라인 집중된(line-focused) 단일 소자 어레이(42)를 포함할 수 있다. 변환기(162)는 1-D 선형 어레이(44)를 포함할 수 있다. 변환기(162)은 1-D 곡면(볼록 또는 오목) 선형 어레이(46)를 포함할 수 있다. 변환기(162)는 2-D 어레이(48)를 포함할 수 있다.
도 22를 참조하면, 상술한 변환기(162)의 구성은 렌즈(164)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(164)는 기계식 집중 렌즈(50)일 수 있다. 렌즈(164)는 볼록 집중 렌즈(52)일 수 있다. 렌즈(164)는 오목 집중 렌즈(54) 일 수 있다. 렌즈(164)는 복합/다중 집중 렌즈(56)일 수 있다. 렌즈(164)는 평면 렌즈(58)일 수 있다. 변환기(162)는 개별적으로 또는 조합하여 렌즈(164)에 결합되어 집중된 초음파 에너지(170), 집중되지 않은 초음파 에너지(170), 또는 흐리게 집중된 초음파 에너지(170) 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.
일부 구성에서, 변환기 모듈(150)은 적어도 하나의 렌즈(164)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 에너지원(160)은 ROI(108) 내에서 에너지(170)를 집중하도록 구성되는 적어도 하나의 렌즈(164)로 구성될 수 있다. 에너지원(160) 및 적어도 하나의 렌즈(164)는, 에너지(170)의 바람직한 깊이, 에너지(170) 집중의 종류, 에너지(170) 라인의 수, 및 변환기 모듈(150)의 크기와 같은 파라미터들을 포함하는 다양한 타겟 치료에 따라 다양한 방법으로 구성될 수 있다.
일부 구성에서, 렌즈(164)는 ROI(108)로 에너지(170)를 집중하도록 구성될 수 있다. 렌즈(164)는 ROI(108)로 에너지(170)를 약하게 집중하도록 구성될 수 있다. 렌즈(164)는 흐리게 집중된 에너지(170)를 ROI(108)로 지향하도록 구성될 수 있다. 렌즈(164)는 집중되지 않은 에너지(170)를 ROI(108)로 지향하도록 구성될 수 있다. 렌즈(164)는 평면 초점을 갖는 에너지(170)를 ROI(108)로 지향하도록 구성될 수 있다. 변환기(162)와 렌즈(164) 구성의 추가 예는 도 24에서 설명된다.
도 23에서, 다양한 구성에 따라, 흐름도가 치료 시스템의 예시적인 동작을 도시한다. 절차는 치료 시작(505) 및 치료 정지(525)를 포함한다. 치료 프로그램(510)은 절차(505)를 시작하기 위해서 제어 모듈(110)로 로딩될 수 있다. 치료 프로그램(510)은 치료 장치(100)의 제조 과정에서 로딩될 수 있으며, 이는 치료 장치(100)를 제공된 치료 프로그램에 고정시킨다. 그러나, 치료 프로그램(510)은 사용자(501)에 의해 선택될 수 있다. 치료 프로그램(510)은 바람직한 치료를 위해 제어 모듈(110)을 지시하여 에너지(170)의 프로그램된 배포를 ROI(108)에 제공하도록 한다. 치료 프로그램(510)은 치료 기능(515)에 대한 파라미터를 포함할 수 있다. 치료 프로그램(510)은 치료 맵을 포함할 수 있어서, 사용자가 치료 맵상에서 시작 위치를 지정할 수 있다.
치료 장치(100)를 사용하기 위해서, 사용자(501)는, 치료 장치(100)와 인터페이스하여 치료 프로그램(510)을 개시 및/또는 구동하며 예를 들어, 켜진 LED 또는 스크린 상의 메시지가 될 수 있는 신호 또는 표시기와 같이 치료가 시작된 개방 루프 피드백(557)을 사용자(501)에게 제공하는 치료 시작 신호(505)를 제공한다.
치료 장치(100)가 치료 프로그램(512)을 구동하면, 제어 모듈(110)은 치료 프로그램(512)으로 폐쇄 루프 피드백(560)을 제공하는 모니터 기능(520)을 작동한다. 피드백(560)이 제공되어 양의 신호를 나타내면, 실행된 치료 프로그램(512)은 계속된다. 피드백(560)이 음의 신호를 제공하는 경우, 정지 신호(525)는 제어 모듈(110)에 전송되고, 치료 프로그램(512)은 종료된다. 이를 위해, 시스템은 폐쇄 루프 피드백 제어를 제공할 수 있다. 모니터 기능(520)은 시스템 준비 표시, 프로그램된 파라미터 내에서 동작하는 시스템 표시, 및/또는 시스템 고장 표시를 포함할 수 있는 개방 루프 피드백(567)을 사용자(501)에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 피드백(567)은, 예를 들어, LED에 의해 및/또는 치료 장치(100)의 스크린 상에 디스플레이되는 텍스트 또는 심볼로 통신될 수 있거나, 치료 장치(100) 또는 스마트 폰 또는 태블릿 장치와 같은 모바일 장치와 통신할 수 있다.
모니터 기능(520)은 변환기 모듈(150)의 온도 및 임계값에 대한 온도를 모니터링할 수 있다. 모니터 기능(520)은 배터리 전력을 모니터하고 하한 임계값을 제공할 수 있다. 모니터 기능(520)은 에너지원(160)에 의해 제공되는 치료 라인의 수를 모니터링하고 라인 수의 상한인 임계값을 제공할 수 있다. 모니터 기능(520)은 총 사용 시간을 모니터하여 시간 임계값을 제공할 수 있다. 모니터 기능(520)은 치료 시스템 전자 장치 및/또는 기계를 모니터하고 고장 신호를 제공할 수 있다. 모니터 기능(520)은 다른 동작 파라미터 또는 기본 안전 파라미터를 모니터하고, 폐쇄 루프 피드백(560)을 통해 파라미터 상태에 기초하여 양 또는 음의 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 모니터 기능(520)은 치료 파라미터와 비치료(non-treatment) 파라미터를 포함하는 장치(100)의 동작을 모니터할 수 있다. 임계값 또는 한계는 모니터 기능(520)을 위한 결정 포인트를 제공한다.
다양한 감지 및 및 모니터링 요소는 모니터 기능(520) 내에 구현될 수 있다. 예를 들어, 모니터링 기능(520)은 치료 장치(100) 내에 구현되는 다양한 이동 검출 시스템과 함께 동작할 수 있어서 ROI(108)로부터의 음파 또는 다른 공간 및 시간 정보와 같은 정보를 수신하고 처리할 수 있다. 모니터링 기능(520)은 다양한 제어, 인터페이스, 스위치 및/또는 전력 검출기를 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 모니터링 기능(520)은 시스템의 과도한 사용을 방지하기 위해 시각 또는 청각 경보 시스템에 접속될 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서는 피부에 전달되는 에너지의 양 및/또는 치료 장치(100)가 실제로 에너지(170)를 방사한 시간을 감지할 수 있다. 특정 시간 또는 온도 임계값에 도달하면, 모니터 기능(520)은 청각적 경보, 시각적 표시기 또는 영어/숫자 메시지 중 하나 이상을 포함할 수 있는 개방 루프 피드백(567)을 제공하여 사용자에게 임계값에 도달하였음을 경고한다. 임계값은 치료 장치(100)의 과도한 사용을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 모니터 기능(520)은, 예를 들어, 센서가 제어 모듈(110)과 동작 가능하게 연결되고 제어 모듈(110)로 하여금 초음파 변환기 모듈(150)로부터의 초음파 에너지 방사를 정지하도록 하는 것과 같은 폐쇄 루프 피드백(560)을 제공할 수 있다. 결합 매체 적용 장치(105)를 포함한 일부 구성에서, 비움(empty) 센서(277)는 모니터 기능(520)과 제어 모듈(110)에 개방 루프 피드백을 제공할 수 있다.
치료 장치(100)가 치료 프로그램(512)을 구동하면, 제어 모듈(110)은 치료 프로그램(512)으로 폐쇄 루프 피드백(560)을 제공하는 치료 기능(515)을 작동한다. 폐쇄 루프 피드백(565)이 양의 신호를 제공하는 경우, 치료 프로그램(512)은 계속된다. 폐쇄 루프 피드백(565)이 음의 신호를 제공하는 경우, 정지 신호(525)는 제어 모듈(110)에 전송되고, 치료 프로그램(512)은 종료된다. 치료 기능(515)은 임계값을 기준으로 양 또는 음의 신호 중 어느 하나가 될 수 있는 폐쇄 루프 피드백을 제공하는 치료 파라미터와 임계값을 이용할 수 있다. 치료 기능(515)의 치료 파라미터가 임계값 또는 한계를 초과하면, 정지 신호 치료(525) 및 제어 모듈(110)은 치료 프로그램(512)을 종료한다.
예를 들어, 치료 기능(515)은 제어 모듈(110)에 변환기 모듈(150)의 이동 파라미터를 제공할 수 있다. 예를 들면, 최저 속도, 최고 속도 및/또는 방향의 변화 등과 같은 이동 파라미터는, 치료 기능(515)에 포함될 수 있다. 치료 기능(515)은 ROI(108) 내에 에너지(170)의 프로그램된 배포를 제공하기 위해서 에너지원(160)의 공간 파라미터 및/또는 시간 파라미터를 제공할 수 있다. 시스템이 이러한 파라미터 내에서 동작하지 않으면, 정지 치료 신호(525) 및 제어 모듈(110)은 치료 프로그램(512)을 종료할 수 있다. 치료 기능(515)은 프로그램된 치료의 끝에서 정지 신호(585)를 전송할 수 있다. 프로그램된 치료의 끝은, 시간, 전달된 에너지의 총량, 또는 치료된 영역의 총량, 또는 이들의 임의의 조합에 기초할 수 있다.
정지 치료 신호(525)가 모니터 기능(520), 치료 기능(515), 또는 사용자(501)에 의해 개시되면, 정지 표시기와 같은 개방 루프 피드백(577)이 사용자(501)에게 전달된다. 사용자(501)는 제어 모듈(110)로 정지 치료 신호(525)를 보내기 위해서 치료 장치(100)와 인터페이스(580)할 수 있다.
일 예에서, 제어 모듈(110)은 적어도 하나의 통신을 수신하고, 변환기(162)에 의해 전송된 음파 에너지(170)의 배포를 제어하도록 구성된다. 제어 모듈(110)과 통신하는 결합 검출 시스템은, 약 1/2 파장의 두께를 갖는 변환기 모듈 벽(151)의 외면(152)에 의해 변환기(162)로 되돌아오는 음파 에너지(170)의 반사량을 모니터링하여 변환기(162)가 ROI(108)에 결합되어 있는지를 판단하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(110)과 통신하는 위치 센서(140)는 변환기 모듈(150)의 회전 속도를 모니터하도록 구성될 수 있다. 치료 기능(515)은, 결합 감지 시스템이 ROI(108)에 결합된 변환기(162)와 통신하고 변환기 모듈(150)의 회전 속도가 프로그래밍된 최저 속도 초과하거나 프로그래밍된 최고 속도 미만이면, 폐쇄 루프 피드백을 통해 양의 신호를 제어 모듈(110)로 보내도록 구성될 수 있다.
치료 기능(515)은, 변환기 모듈(150)의 회전 속도가 최저 속도 초과하면, 폐쇄 루프 피드백(565)을 통해 양의 신호를 제어 모듈(110)로 전송하도록 구성될 수 있다. 치료 기능(515)은, 변환기 모듈(150)의 회전 속도가 최고 속도보다 낮은 경우, 폐쇄 루프 피드백(565)을 통해 양의 신호를 제어 모듈(110)로 전송하도록 구성될 수 있다. 치료 기능(515)은, 변환기 모듈(150)의 회전 방향이 바뀌지 않는 경우, 폐쇄 루프 피드백(565)을 통해 양의 신호를 제어 모듈(110)로 전송하도록 구성될 수 있다.
치료 기능(515)은, 결합 감지 시스템이 ROI(108)에 결합되지 않은 변환기(162)와 통신하는 경우, 제어 모듈(110)에 정지 신호(525)를 전송하도록 구성될 수 있다. 치료 기능(515)은, 변환기 모듈(150)의 회전 속도가 최저 속도 미만이면, 제어 모듈(110)에 정지 신호(525)를 전송하도록 구성될 수 있다. 치료 기능(515)은, 변환기 모듈(150)의 회전 속도가 최고 속도를 초과하면, 제어 모듈(110)에 정지 신호(525)를 전송하도록 구성될 수 있다. 치료 기능(515)은, 변환기 모듈(150)의 회전 방향이 변경되면, 제어 모듈(110)에 정지 신호(525)를 전송하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 치료 프로그램(512)은, 변환기 모듈(150)과 치료 장치(100)의 일부가 제2 위치 센서에 의해 보고된 바와 같이 프로그램가능하고 정의된 거리를 이동한 후에, 치료 정지 명령(525)을 개시하도록 구성될 수 있다. 치료 장치(100)는, 결합 감지 시스템이 ROI(108)에 결합된 변환기(162)와 통신하고, 제1 위치 센서(140)와 제2 위치 센서가 치료 장치(100)의 일부의 이동에 실질적으로 유사한 변환기 모듈(150)의 이동을 통신하면, ROI(108)로 음파 에너지(170)의 배포를 유지하도록 구성될 수 있다.
일 예에서, 치료 프로그램(512)은 타겟 표면(106)과 ROI(108) 중 적어도 어느 하나에 음파 에너지(170)의 분배를 개시하기 위해 제어 모듈(110)에 신호를 보내도록 구성된 치료 시작 명령(505)에 의해 개시될 수 있다.치료 정지 명령(525)은 제어 모듈(110)로 하여금 타겟 표면(106) 및 ROI(108) 중 적어도 어느 하나에 음파 에너지(170)의 분배를 종료하도록 한다. 치료 기능(515)은, 결합 검출기가 ROI(108)에 결합되지 않은 변환기(162)와 통신하거나, 표면(106)에 대한 변환기 모듈(150)의 속도가 제2 위치 센서에 의해 보고된 속도와 실질적으로 상이하거나, 변환기 모듈(150)의 위치가 제2 센서에 의해 보고된 위치와 실질적으로 상이하면, 치료 정지 명령을 개시하도록 구성될 수 있다.
일 예에서, 치료 프로그램(512)은, 변환기 모듈(150)의 속도가 최저 속도 초과하면, ROI(108)로 음파 에너지(170)의 배포를 유지하도록 구성될 수 있다. 치료 장치(100)는, 변환기 모듈(150)의 속도가 최고 속도 미만이면, ROI(108)로 음파 에너지(170)의 배포를 유지하도록 구성될 수 있다. 치료 프로그램(512)은, 변환기 모듈(150)의 회전 방향이 변경되지 않은 경우, ROI(108)로 음파 에너지(170)의 배포를 유지하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 치료 프로그램(512)은, 결합 감지 시스템이 타겟 표면(106)과 ROI(108) 중 적어도 어느 하나에 결합된 변환기(162)와 통신하고, 변환기 모듈(150)의 회전 속도가 최고 속도 미만이면, 타겟 표면(106)과 ROI(108) 중 적어도 어느 하나로 음파 에너지(170)의 배포를 유지하도록 구성될 수 있다.
위에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 상이"는 적어도 10 % -15 %의 차이일 수 있다. 그러나, 휠이 저속일 때, 실질적으로 상이는 적어도 5%의 차이일 수 있다. 그러나, 디지털 위치 센서 및/또는 128 위치 스테퍼 장치를 사용하면, 실질적으로 상이는 적어도, 적어도 1%와 같이, 2% 이하의 차이일 수 있다. 실질적으로 유사는 10 %-15% 이하의 차이일 수 있다. 그러나, 휠이 저속일 때, 실질적으로 유사는 5 % 이하의 차이일 수 있다. 그러나, 디지털 위치 센서 및/또는 128 위치 스테퍼 장치를 사용하면, 실질적으로 유사는 적어도, 적어도 1%와 같이, 2% 이하의 차이일 수 있다. 차이의 실제 비율은 치료 장치(100)에 사용된 위치 센서의 정확도에 의해 제한된다. 더 나은 정확도를 가진 위치 센서는 차이에 대한 낮은 비율을 가능하게 한다. 1cm/초의 저속으로 이동하는 장치(100)는 예를 들면, 15%(1.5 mm)의 차이가 허용될 수 있다. 그러나, 속도가 증가할수록, 그 차이의 비율은 낮아질 필요가 있으며 더 정확한 위치 센서가 이용된다. 허용된 차이는 장치(100)의 이동 속도 및 에너지(170)에 의해 생성된 치료 라인의 피치에 기초한다.
일부 구성은 타겟 표면(106)의 넓은 영역 아래 타겟 체적을 포함하는 원하는 ROI를 치료하기 위해 구성된 방법을 제공한다. 예를 들어, ROI는 치료하는 동안에 다리와 둔부의 적어도 일부분이 될 수 있다. 예를 들어, ROI는 치료하는 동안 몸통(midsection)의 적어도 일부분이 될 수 있다. 일부 구성은 넓은 표면 영역을 치료하도록 구성되며 각각이 제어 모듈(110)에 결합된 복수의 변환기 모듈(150)을 포함하는 치료 장치(100)를 제공한다.
일부 구성에서, 방법은 ROI(108) 내에 적어도 하나의 열적 효과를 개시하는 것을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 열적 효과는, ROI(108) 내에서 가열 또는 ROI(108) 내에 상승된 온도의 등각 영역을 생성 중 하나이다. 일부 구성에서, 열적 효과는, ROI(108) 내에 병변 생성, ROI(108)의 일부에서 조직 괴사; ROI(108) 내에서 조직 응고, 또는 ROI(108)의 일부에서 조직의 열적 용량 초과, 및 이들의 조합 중 하나이다.
일부 구성에서, 방법은 ROI(108) 내에서 적어도 하나의 기계적 효과를 개시하는 것을 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 기계적인 효과는, 캐비테이션(cavitation), 바이브레이션(vibration), 하이드로다이나믹(hydrodynamic), 공진 유도(resonance-induced), 스트리밍(streaming), 바이브로-음파 스티뮬레이션(vibro-accoustic stimulation), 압력 구배(pressure gradient) 중 적어도 어느 하나이다.
일부 구성에서, 방법은 온도 함수에 기초하여 ROI(108) 내에 적어도 하나의 생물학적 효과를 제공하는 것을 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 생물학적 효과는 ROI(108)의 적어도 일부에서 조직을 파괴하는 것일 수 있다.
일부 구성에서, 방법은 음파 에너지(170)의 전달중에 음파 조직 치료의 결과를 모니터하는 것을 더 포함할 수 있다. 방법은 음파 에너지(170)의 전달 후 음파 조직 치료의 결과를 모니터하는 것을 더 포함할 수 있다. 방법은 추가 치료를 계획하는 것을 더 포함할 수 있다.
상술된 디자인은 엉덩이와 허리(buttock)의 셀룰라이트/지방의 치료 또는 복부 치료와 같이 큰 신체 영역에 특히 유용하다. 그러나, 작은 디자인은 얼굴 또는 작은 표면 또는 치료 영역을 가진 다른 영역의 치료에 유용할 수 있다.
예 1
상술한 원리에 따라 그리고 도 24에 도시된 바와 같이 장치가 준비되었다. 장치는 폭 20mm, 높이 8mm인 5 MHz의 원통형 집중 초음파원을 포함한다. 초음파원은 타겟 표면 아래에 3mm의 깊이에 초음파 방사를 집중하도록 구성된 플라스틱 렌즈를 갖는다. 초음파원의 각 단부에 있는 한 쌍의 12.5 mm 직경을 갖는 휠은 자기 회전 센서를 통해 위치 인코더로 동작한다. 장치는 치료를 가능하게 하는 스위치를 포함한다. 제어 모듈은, 장치가 프로그램된 거리를 이동하고, 치료 라인을 방사한 때를 결정한다. 장치가 이동하면, 감열 플라스틱에 결합된 장치를 도시한 도 25와 같이, 일련의 치료 라인이 제공된다. 1/2 파장 두께의 음파 윈도우의 반경은 약 6.5 mm이다.
본 발명은 다양한 예시적인 구성을 참조하여 상술되었다. 그러나, 당업자는 변경 및 수정이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 예시적인 구성에 대해 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 다양한 동작 단계뿐만 아니라, 동작 단계를 수행하기위한 구성 요소는, 임의의 응용에 따라 또는, 예를 들어, 다양한 단계를 삭제, 수정 또는 다른 단계에 결합하는 것과 같은, 시스템의 동작과 연관된 비용 함수의 개수를 고려함에 따라 다른 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 상술한 초음파 치료를 위한 방법 및 시스템은 환자에 가까운 의료 종사자가 사용하기에 적합하기도 하지만, 시스템은 원격으로도 접속, 즉, 의료 종사자는 위성/무선 또는 IP 또는 디지털 케이블 네트워크 등과 같은 유선 연결과 같은 다양한 통신 방법을 통해 전송된 이미지 정보를 가진 원격 디스플레이를 통해 볼 수 있고 로컬에 있는 의료 종사자에게 변환기의 적절한 배치를 지시할수도 있음에 주목해야 한다. 또한, 다양한 예시적 실시예는 비 침습적 구성을 포함할 수 있지만, 시스템은 적어도 어느 정도의 침습적 치료 응용을 위해 구성될 수도 있다. 이러한 그리고 다른 변경이나 변형은, 다음의 특허청구범위에 기재된 바와 같이, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 의도되었다.

Claims (26)

  1. 타겟 표면상의 또는 타겟 표면 아래의 관심 부위에 에너지를 전달하는 치료 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징에 연결된 변환기 모듈-상기 변환기 모듈은 에너지 전달을 위해 구성된 에너지원을 포함하고, 상기 변환기 모듈은 0이 아닌(non-zero) 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함하는 변환기 모듈 벽을 포함하고, 상기 치료 장치는 상기 곡면과 타겟 표면 사이의 접촉을 유지하면서 상기 타겟 표면에 대해 이동할 수 있으며, 상기 곡면은 적어도 1 도의 상기 타겟 표면에 대한 에너지의 입사각의 변화시 상기 에너지원과 관심 부위 사이의 결합을 유지하도록 구성됨; 및
    상기 에너지원을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함하는 치료 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 변환기 모듈은 밀봉되며, 상기 에너지원이 상기 관심 부위에 결합할 수 있도록 하는 결합 매체를 담고 있는 치료 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 에너지원은 음파 에너지를 상기 관심 부위로 제어가능하게 지향하도록 구성된 적어도 하나의 초음파 변환기인 치료 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 에너지원은 음파 에너지를 상기 관심 부위로 제어가능하게 지향하도록 구성된 적어도 하나의 초음파 변환기 및 제2 비음파(non-acoustic) 에너지를 상기 관심 부위에 제공하는 제2 에너지원을 포함하는 치료 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 모듈과 통신하며 상기 에너지원이 상기 관심 부위에 결합했는지를 판단하도록 구성된 접촉 센서를 더 포함하는 치료 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 접촉 센서가 상기 에너지원이 상기 관심 부위로부터 결합 해제되었다고 판단하면, 상기 제어 모듈은 에너지의 전달을 종료하는 치료 장치.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 접촉 센서는 홀 검출기, 광학식 검출기, 음파 임피던스 검출기, 도전성 검출기, 압전 검출기, 기계식 검출기, 자기 검출기, 용량성 검출기, 및 이들의 조합을 포함하는 치료 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 치료 장치의 위치가 미리 정의된 치료 영역 밖이거나 상기 치료 장치의 속도가 상한 임계값을 초과하면, 상기 제어 모듈은 에너지의 전달을 종료하는 치료 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 롤링 부재의 중심축을 통해 배치된 축을 포함하는 치료 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 에너지원은 음파 에너지원, 광자 기반 에너지원, 무선-주파수 에너지원, 마이크로파 에너지원, 또는 이들의 조합인 치료 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 에너지는 음파 에너지, 광자 기반 에너지, 무선-주파수 에너지, 마이크로파 에너지, 또는 이들의 조합인 치료 장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 접촉 센서가 상기 에너지원이 상기 관심 부위로부터 결합 해제되었다고 판단하면 상기 제어 모듈은 에너지의 전달을 종료하는 치료 장치.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 에너지원은 에너지의 약 1/2 파장 또는 에너지의 1/2 파장의 약 단순 배수의 두께를 가진 음파 윈도우를 통해 에너지를 전달하도록 구성된 치료 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 에너지원이 상기 관심 부위로부터 결합 해제될 때 상기 에너지는 상기 음파 윈도우에 의해 반사되며, 상기 에너지의 반사는 상기 에너지의 전달을 종료하도록 상기 제어 모듈에 신호를 전송하는 치료 장치.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 하우징에 결합된 롤링 부재를 더 포함하며, 상기 치료 장치는 상기 에너지원과 상기 관심 부위 사이의 결합을 유지하면서 상기 롤링 부재를 상기 타겟 표면을 따라 회전시켜서 상기 타겟 표면에 대해 이동할 수 있는 치료 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 롤링 부재는 상기 에너지원으로부터의 에너지 방사 경로 밖에 배치되는 치료 장치.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 모듈과 통신하며 상기 치료 장치의 위치를 나타내는 위치 신호 또는 상기 치료 장치의 속도를 나타내는 속도 신호를 상기 제어 모듈로 전송하도록 구성된 위치 센서를 더 포함하며, 상기 제어 모듈은 상기 위치 신호 또는 상기 속도 신호에 기초하여 상기 에너지원을 제어하는 치료 장치.
  18. 에너지의 전달에 의해 타겟 표면상의 또는 타겟 표면 아래의 관심 부위 내의 제1 위치 및 제2 위치를 치료하는 방법에 있어서,
    a) 치료 장치의 에너지원이 제공한 에너지를 제1 위치로 전송하는 단계-상기 에너지는 0이 아닌 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함하는 변환기 모듈 벽을 통해 전송됨;
    b) 상기 치료 장치의 위치 센서를 이용하여 타겟 표면에 대한 상기 치료 장치의 위치 또는 상기 타겟 표면에 대한 상기 치료 장치의 속도를 모니터링하는 단계;
    c) 상기 곡면과 상기 타겟 표면 사이의 접촉을 유지하면서 상기 타겟 표면에 대해서 상기 치료 장치를 이동시키는 단계; 및
    d) 상기 단계 b)의 모니터링에 기초하여 상기 치료 장치의 상기 에너지원이 제공한 상기 에너지를 제2 위치로 전송하는 단계-상기 에너지는 상기 곡면을 포함하는 상기 변환기 모듈 벽을 통해 전송됨-를 포함하는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 치료 장치의 접촉 센서를 이용하여, 상기 에너지원과 상기 관심 부위 사이의 결합을 감지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 단계 d)는,
    상기 에너지원과 상기 관심 부위 사이의 결합이 중단되면 에너지 전송을 종료하는 단계; 또는
    상기 에너지원과 상기 관심 부위 사이의 결합이 중단되지 않으면 상기 에너지원이 제공한 에너지를 상기 제2 위치로 전송하는 단계 중 어느 하나를 포함하는 방법.
  21. 청구항 18에 있어서, 전송된 에너지는 상기 치료 장치의 롤링 부재에 접촉하지 않는 방법.
  22. 청구항 18에 있어서, 상기 단계 a) 및 d)의 에너지 전송은 상기 에너지의 약 1/2 파장 또는 상기 에너지의 1/2 파장의 약 단순 배수의 두께를 가진 상기 변환기 모듈 벽을 통해 지향되는 방법.
  23. 타겟 표면상의 또는 타겟 표면 아래의 관심 부위에 에너지를 전달하는 치료 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징에 연결된 변환기 모듈-상기 변환기 모듈은 에너지 전달을 위해 구성된 에너지원을 포함하고, 상기 에너지는 관심 부위로 전달되기 전에 음파 윈도우를 통과하고, 상기 음파 윈도우는 상기 에너지의 1/2 파장과 동일 또는 상기 에너지의 1/2 파장의 단순 배수의 두께를 가지고, 상기 음파 윈도우는 0이 아닌 곡률 반경을 가지고, 치료 장치는 상기 음파 윈도우와 타겟 표면 사이의 접촉을 유지하면서 상기 타겟 표면에 대해 이동할 수 있으며, 상기 음파 윈도우는 적어도 1 도의 상기 타겟 표면에 대한 상기 에너지의 입사각의 변화시 상기 에너지원과 상기 관심 부위 사이의 결합을 유지하도록 구성됨-; 및
    상기 에너지원을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함하는 치료 장치.
  24. 청구항 23에 있어서, 상기 하우징에 결합된 롤링 부재를 더 포함하며, 상기 치료 장치는 상기 에너지원과 상기 관심 부위 사이의 결합을 유지하면서 상기 롤링 부재를 상기 타겟 표면을 따라 회전시켜서 상기 타겟 표면에 대해 이동할 수 있는 치료 장치.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 롤링 부재는 상기 에너지원으로부터의 에너지 방사 경로 밖에 배치되는 치료 장치.
  26. 청구항 23에 있어서, 상기 제어 모듈과 통신하며 상기 음파 윈도우에 의해 상기 에너지원으로 반사되어 되돌아오는 에너지를 식별하여 상기 에너지원이 상기 관심 부위에 결합했는지를 판단하도록 구성된 접촉 센서를 더 포함하는 치료 장치.
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