KR20210022706A - 조직 치료를 위한 광학 어레이 - Google Patents

조직 치료를 위한 광학 어레이 Download PDF

Info

Publication number
KR20210022706A
KR20210022706A KR1020217001969A KR20217001969A KR20210022706A KR 20210022706 A KR20210022706 A KR 20210022706A KR 1020217001969 A KR1020217001969 A KR 1020217001969A KR 20217001969 A KR20217001969 A KR 20217001969A KR 20210022706 A KR20210022706 A KR 20210022706A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical elements
sub
array
beams
optical
Prior art date
Application number
KR1020217001969A
Other languages
English (en)
Inventor
챨스 홀란드 드레서
라젠더 카트캄
제이안트 바왈카
Original Assignee
아바바, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아바바, 인코포레이티드 filed Critical 아바바, 인코포레이티드
Publication of KR20210022706A publication Critical patent/KR20210022706A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/203—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser applying laser energy to the outside of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/042—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating using additional gas becoming plasma
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/201—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser with beam delivery through a hollow tube, e.g. forming an articulated arm ; Hand-pieces therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062—Arrangements for scanning
    • A61B5/0064—Body surface scanning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A61B5/443—Evaluating skin constituents, e.g. elastin, melanin, water
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A61B5/444—Evaluating skin marks, e.g. mole, nevi, tumour, scar
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4836—Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/44—Applying ionised fluids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0616—Skin treatment other than tanning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0624—Apparatus adapted for a specific treatment for eliminating microbes, germs, bacteria on or in the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00452—Skin
    • A61B2018/00458—Deeper parts of the skin, e.g. treatment of vascular disorders or port wine stains
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00577—Ablation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00994—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body combining two or more different kinds of non-mechanical energy or combining one or more non-mechanical energies with ultrasound
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2015—Miscellaneous features
    • A61B2018/202—Laser enclosed in a hand-piece
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2015—Miscellaneous features
    • A61B2018/202—Laser enclosed in a hand-piece
    • A61B2018/2023—Self-contained devices, i.e. with power supply in the hand-piece
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/20351—Scanning mechanisms
    • A61B2018/20355—Special scanning path or conditions, e.g. spiral, raster or providing spot overlap
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/20361—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor with redirecting based on sensed condition, e.g. tissue analysis or tissue movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/20553—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor with special lens or reflector arrangement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/205547—Controller with specific architecture or programmatic algorithm for directing scan path, spot size or shape, or spot intensity, fluence or irradiance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/208—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser with multiple treatment beams not sharing a common path, e.g. non-axial or parallel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
    • A61N2005/0643—Applicators, probes irradiating specific body areas in close proximity
    • A61N2005/0644—Handheld applicators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

광학 시스템은 1차 레이저 빔을 수신하고 복수의 서브 빔을 생성하도록 구성된 광학 요소의 어레이를 포함한다. 광학 요소의 어레이는 복수의 서브 빔을 표적 조직의 복수의 초점 영역에 동시에 초점을 맞추도록 구성된 복수의 광학 요소를 포함한다. 광학 요소의 어레이의 피치는 약 1mm에서 약 3mm 범위이다. 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소의 개구 수는 약 0.3 내지 약 1 범위이다. 복수의 서브 빔의 제1 서브 빔은 복수의 초점 영역의 제1 초점 영역에서 플라즈마를 생성하도록 구성된다.

Description

조직 치료를 위한 광학 어레이
본 발명은 조직 치료를 위한 광학 어레이에 관한 것이다.
본 출원은 미국 가출원 번호 62/688,862의 혜택을 주장하며, 제목은 "조직 치료를 위한 다중 렌즈 어레이(Multi-Lens Array For Tissue Treatment)"이며, 2018년 6월 22일 미국에 출원되었다. 미국 가출원 번호 62/688,940, 제목이 "치료 장치 용 색소 검출(Pigment Detection for a Therapeutic Device)", 2018년 6월 22일 출원되었다. 미국 가출원 번호 62/688,913, 제목이 "EMR 기반 조직 치료를 위한 회절 광학(Diffractive Optics For EMR-Based Tissue Treatment)", 2018년 6월 22일 출원되었다. 미국 가출원 번호 62/688,855, 제목이 "조직 치료를 위한 선택적 플라즈마 생성(Selective Plasma Generation for Tissue Treatment)"이며, 2018년 6월 22일 출원되었다. 이들 각각의 출원 전체가 참조로 포함된다.
기미(Melasma) 또는 갈색반(chloasma faciei)(임신 마스크)는 얼굴의 황갈색에서 짙은 회갈색, 불규칙하고 구분된 반점(macules) 및 패치(patches)를 특징으로 하는 일반적인 피부 상태이다. 반점(macules)은 각질 세포(keratinocytes)(상피 흑색증(epidermal melanosis))에 흡수되거나 진피(dermis)(피부 흑색증(epidermal melanosis), 멜라노파지(melanophages))에 축적되는 멜라닌의 과잉 생산으로 인한 것으로 여겨진다. 기미의 색소 침착(pigmented appearance)은 임신, 태양 노출, 특정 약물(예를 들어, 경구 피임약), 호르몬 수치 및 유전과 같은 특정 조건에 의해 악화될 수 있다. 과잉 멜라닌의 위치에 따라 표피, 진피 또는 혼합 상태로 분류할 수 있다. 기미의 전형적인 증상은 주로 윗 볼, 코, 윗입술 및 이마에서 흔히 발견되는 어둡고 불규칙한 모양의 패치 또는 반점을 포함한다. 이러한 패치는 종종 시간이 지남에 따라 점진적으로 발전한다.
[0004]0003
피부의 표피 영역(예를 들어, 조직 표면 또는 그 근처)에 일반적으로 존재하는 다른 색소 구조와 달리 진피(또는 깊은) 기미는 종종 기저 진피의 일부에 멜라닌과 멜라노파지가 광범위하게 존재하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 피부 기미의 치료(예를 들어, 어두워진 색소 영역의 외관을 밝게 하는 것)는 피부 깊숙한 곳에 위치한 그러한 색소 세포 및 구조에 접근하고 영향을 미치는 것이 더 어렵기 때문에 특히 어려울 수 있다. 따라서, 주로 기미에 대한 첫 번째 치료 과정인 상부 표피에 주로 영향을 미치는 안면필(facial peels)(레이저 또는 화학 물질), 박피술(dermabrasion), 국소 제제(topical agent) 등과 같은 피부 회춘 치료는 진피 기미 치료에 효과적이지 않을 수 있다.
특정 파장의 광 또는 광학 에너지의 적용은 착색된 세포에 강하게 흡수되어 손상될 수 있음이 관찰되었다. 그러나 광학 에너지를 사용하여 진피 기미(dermal melasma)를 효과적으로 치료하려면 몇 가지 장애물이 있다. 예를 들어, 진피의 착색된 세포는 적절한 파장(들)의 충분한 광학 에너지로 표적화 되어야, 이를 방해하거나 손상시킬 수 있다. 이들 방해나 손상은 착색을 방출하거나 파괴하고 착색된 외관을 감소시킬 수 있다. 그러나 이러한 에너지는 표피 및 상피와 같은 피부 조직 위에 있는 색소(예를 들어, 멜라닌(melanin))에 의해 흡수될 수 있다. 이러한 표면에 가까운 흡수는 피부 바깥 쪽 부분의 과도한 손상을 초래할 수 있으며, 피부의 착색된 세포에 영향을 미치기 위해 더 깊은 진피로의 에너지 전달이 불충분할 수 있다. 더욱이, 표피 기저층에 위치한 멜라닌 함유 멜라닌 세포에 대한 중등도 열 손상은 멜라닌 생성 증가(예를 들어, 과색소 침착(hyperpigmentation))를 유발할 수 있으며 멜라닌 세포에 대한 심각한 열 손상은 멜라닌 생성 감소를 유발할 수 있다(예를 들어, 저색소 침착(hypopigmentation)).
치유를 촉진하기 위해, 건강한 조직에 의해 분리된 피부의 작고 별개의 치료 위치에 광학 에너지를 적용하는 방법이 개발되었다. 치료 위치(예를 들어, 표피층(epidermal layer)) 주변의 건강한 조직에 대한 손상을 피하면서 원하는 특이성을 가진 치료 위치(예를 들어, 진피층(dermal layer)에 위치)를 정확하게 표적화 하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔을 치료 위치에 초점을 맞추기 위해 높은 개구 수(NA)를 가진 광학 시스템이 필요하다. 높은 NA 광학 시스템은 표피에서 충분히 낮은 초점이 맞지 않는 플루언스(out-of-focus fluence)를 유지하면서 충분히 높은 초점 맞는 플루언스(in-focus fluence)(즉, 에너지 밀도)를 진피에 전달한다("피부 기미를 치료하기 위한 방법 및 장치"라는 제목의 미국 특허 출원 공개 번호 2016/0199132을 보라). 이 기술이 연구 환경에서 기미를 포함한 피부 색소 침착의 치료에 유리하다는 것이 발견되었다.
그러나, 이 기술은 작은 영역(예를 들어, 0.002 cm2 미만)을 갖는 초점 영역이 표적 조직 내의 깊이에서 높은 NA 광학 시스템에 의해 형성되어야 한다. 따라서 치료는 초점 영역에서 상대적으로 적은 볼륨에 만 영향을 받는다. 기미 반점(Melasma macule)은 일반적으로 환자 피부의 넓은 영역(이 작은 초점 영역보다 1cm2 이상 또는 500 배 더 큼)을 덮는다. 따라서 치료가 필요한 조직 영역과 치료 중인 초점 영역의 조직 영역은 몇 십 배(예를 들어, 500X) 만큼 상이하다. 이런 이유로, 이 기술을 사용하는 치료는 완료하는 데 비교적 느리고(예를 들어, 1cm2 치료에 30분 이상 소요) 광학 요소와 레이저 소스의 번거로운 움직임이 필요하다. 이 정도의 시간이 필요한 치료는 일반적으로 널리 채택되지 않는다. 이는 임상의(예를 들어, 의사)의 노동 집약적이고, 환자가 불편하고 지루하며 비용이 많이 들기 때문이다. 부분적으로 이런 이유로, 피부 색소 침착을 효과적으로 치료하는 레이저 기반 시스템은 아직 상용화되지 않았다. 따라서 현재 진피 기미로 고통받는 환자는 자신의 상태에 대한 효과적인 치료법이 없다.
위에서 언급했듯이, 현재는 전자파 빔(EMR)을 사용하여 원하지 않는 색소 구조(예를 들어, 피부 색소 침착)에 의해 영향을 받는 피부 영역을 합리적인 시간(예를 들어, 1 시간 미만)에 효과적으로 치료할 수 있는 광학 시스템이 필요하다. 이는 예를 들어 광학 시스템에 다중 렌즈 어레이(또는 준 회절 없는 빔(quasi-diffraction-free-beam)을 생성하는 광학 요소의 어레이)를 통합하여 여러 치료 위치를 동시에 치료함으로써 달성될 수 있다. 다중 렌즈 어레이는 레이저 빔이 다중 렌즈 어레이의 다중 렌즈에 동시에 충돌할 수 있도록 허리 크기가 큰 단일 EMR 빔(예를 들어, 레이저 빔)을 수신할 수 있다. 결과적으로 입력 레이저 빔은 표적 조직의 여러 초점 영역에 동시에 초점을 맞출 수 있다.
조직 내(예를 들어, 피부 조직의 진피)에서 원하는 깊이에 EMR 빔을 초점 맞추기 위해, 다중 렌즈 어레이가 원하는 깊이 보다 더 큰 작업 거리(working distance)를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 약 0.5 mm 내지 약 3 mm 범위의 두께를 갖는 윈도우(예를 들어, 사파이어로 만들어진 윈도우)가 다중 렌즈 어레이와 피부 사이에 배치될 수 있다. 다중 렌즈 어레이는 EMR 빔의 초점 영역이 피부에 원하는 깊이뿐만 아니라 윈도우 두께를 수용할 수 있을 만큼 충분히 긴 작업 거리를 가질 수 있다. 원하는 길이(예를 들어, 약 0.5mm와 약 5mm 사이)의 작업 거리와 원하는 NA를 갖기 위해, 다중 렌즈 어레이의 렌즈 요소는 충분히 큰 직경(또는 피치)을 가져야 한다(예를 들어, 약 0.5mm 초과, 약 0.5mm 내지 약 5mm, 약 1mm 내지 약 3mm 등)
또한, 일반적으로 사용되는 많은 렌즈 어레이 제조 공정의 현재 한계로 인해 고출력 EMR 빔을 수신할 수 있고 앞서 언급한 특성을 갖는 다중 렌즈 어레이의 제조가 허용되지 않는다(예를 들어, 바람직한 작업 거리, 바람직한 피치 등)
따라서, 다중 렌즈 어레이(multi-lens array)를 사용하는 EMR 기반(예를 들어, 레이저 기반) 조직 치료를 위한 개선된 방법, 시스템 및 장치가 제공된다.
광학 시스템은 1차 레이저 빔(primary laser beam)을 수신하고 복수의 서브 빔(sub-beam)을 생성하도록 구성된 광학 요소의 어레이(array of optical element)를 포함한다. 광학 요소의 어레이는 복수의 서브 빔을 표적 조직(target tissue)의 복수의 초점 영역에 동시에 초점을 맞추도록 구성된 복수의 광학 요소를 포함한다. 광학 요소의 어레이의 피치는 약 1mm에서 약 3mm 범위이다. 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소의 개구 수는 약 0.3 내지 약 1 범위이다. 복수의 서브 빔의 제1 서브 빔(first sub-beam)은 복수의 초점 영역의 제1 초점 영역(first focal region)에서 플라즈마(plasma)를 생성하도록 구성된다.
한 구현에서, 복수의 광학 요소는 복수의 절단 렌즈(truncated lens)를 포함한다. 다른 구현에서, 복수의 절단 렌즈는 육각형 어레이 및 직사각형 어레이 중 적어도 하나로 배열된다.
한 구현에서, 복수의 광학 요소의 폭은 약 1mm 내지 약 3mm 범위이다.
한 구현에서, 광학 시스템은 조직과 접촉하고 복수의 서브 빔을 투과하도록 구성된 윈도우를 더 포함한다.
한 구현에서, 제1 서브 빔은 열적으로 플라즈마를 생성하도록 구성된다. 다른 구현에서, 제1 서브 빔은 광학적으로 플라즈마를 생성하도록 구성된다.
한 구현에서, 복수의 광학 요소는 복수의 액시콘(axicon)을 포함한다. 또 다른 구현에서, 제1 서브 빔은 복수의 액시콘에서 제1 액시콘에 의해 생성된 준 회절 없는 빔(quasi-diffraction-free-beam)이다.
일 구현에서, 복수의 광학 요소는 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소에 측 방향 힘을 가하도록 구성된 홀더에 의해 함께 유지된다.
방법은 복수의 광학 요소를 포함하는 광학 요소의 어레이에 의해 1차 레이저 빔을 수신하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복수의 광학 요소에 의해 표적 조직의 복수의 초점 영역에 초점을 맞춘 복수의 서브 빔을 생성하는 단계를 포함한다. 광학 요소의 어레이의 피치는 약 1mm에서 약 3mm 범위이다. 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소의 개구 수는 약 0.3 내지 약 1 범위이다. 복수의 서브 빔의 제1 서브 빔은 복수의 초점 영역의 제1 초점 영역에서 플라즈마를 생성하도록 구성된다.
일 구현에서, 복수의 광학 요소는 복수의 절단 렌즈를 포함한다. 다른 구현에서, 복수의 절단 렌즈는 육각형 어레이 및 직사각형 어레이 중 적어도 하나로 배열된다.
일 구현에서, 복수의 광학 요소의 폭은 약 1mm 내지 약 3mm 범위이다.
한 구현에서, 복수의 광학 요소는 복수의 액시콘을 포함한다. 또 다른 구현에서, 제1 서브 빔은 복수의 액시콘에서 제1 액시콘에 의해 생성된 준 회절 없는 빔(quasi-diffraction-free-beam)이다.
한 구현에서, 방법은 윈도우를 사용하여, 조직을 접촉하는 단계 및 윈도우를 통해 복수의 서브 빔을 투과시키는 단계를 더 포함한다.
한 구현에서, 제1 서브 빔은 열적으로 플라즈마를 생성하도록 구성된다. 다른 구현에서, 제1 서브 빔은 광학적으로 플라즈마를 생성하도록 구성된다.
한 구현에서, 복수의 광학 요소는 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소에 측 방향 힘을 가하도록 구성된 홀더에 의해 함께 유지된다.
조직 치료 시스템은 1차 레이저 빔을 방출하도록 구성된 레이저 시스템을 포함한다. 조직 치료 시스템은 또한 1차 레이저 빔을 수신하고 복수의 서브 빔을 생성하도록 구성된 광학 요소의 어레이를 포함한다. 광학 요소의 어레이는 복수의 서브 빔을 표적 조직의 복수의 초점 영역에 동시에 초점을 맞추도록 구성된 복수의 광학 요소를 포함한다. 광학 요소의 어레이의 피치는 약 1mm에서 약 3mm 범위이다. 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소의 개구 수는 약 0.3 내지 약 1 범위이다. 복수의 서브 빔의 제1 서브 빔은 복수의 초점 영역의 제1 초점 영역에서 플라즈마를 생성하도록 구성된다.
본 개시 내용의 실시예들은 첨부된 도면들과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이다:
도 1은 치료 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다;
도 2는 피부에서 진피층의 착색된 영역에 초점을 맞춘 레이저 빔의 개략도이다;
도 3a는 멜라닌에 대한 예시적인 흡광도 스펙트럼 그래프이다;
도 3b는 헤모글로빈에 대한 예시적인 흡광도 스펙트럼 그래프이다;
도 4는 멜라닌 및 정맥혈의 흡수 계수 및 피부 대 파장의 광의 산란 계수의 플롯을 도시한다;
도 5는 조직 치료를 위한 예시적인 장치를 도시한다;
도 6a는 예시적인 다중 렌즈 어레이의 측면도를 도시한다;
도 6b는 도 6a의 다중 렌즈 어레이의 평면도를 예시한다;
도 6c는 다른 예시적인 다중 렌즈 어레이의 평면도를 도시한다;
도 7a는 예시적인 비구면 렌즈의 정면도 및 측면도를 도시한다;
도 7b는 예시적인 육각형으로 절단 렌즈의 정면도 및 측면도를 도시한다;
도 7c는 육각형으로 절단 렌즈의 예시적인 다중 렌즈 어레이를 도시한다;
도 8은 마운트 상에 배열된 예시적인 다중 렌즈 어레이를 도시한다;
도 9는 준 회절 없는 빔을 생성하도록 구성된 광학 요소를 도시한다;
도 10a는 일부 실시 예에 따라 조직과 접촉하는 윈도우 및 다중 렌즈 어레이를 포함하는 시스템을 도시한다;
도 10b는 일부 실시 예에 따라 빔렛을 조직 내로 초점 맞추는 다중 렌즈 어레이의 단일 렌즈렛을 도시한다;
도 11은 일부 실시 예에 따른 다 초점 다중 렌즈 어레이를 도시한다;
도 12a는 일부 실시 예에 따라 제1 위치에 초점을 맞추는 가변 초점 렌즈렛 어셈블리를 도시한다;
도 12b는 일부 실시 예에 따라 제2 위치에 초점을 맞추는 가변 초점 렌즈렛 어셈블리를 도시한다; 및
도 12c는 일부 실시 예에 따른 제3 위치에 초점을 맞추는 가변 초점 렌즈렛 어셈블리를 도시한다.
도면은 반드시 축척된 것은 아니다. 도면은 본 명세서에 개시된 주제의 전형적인 측면만을 묘사하기 위한 것이며, 따라서 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 당업자는 본 명세서에 구체적으로 설명되고 첨부 도면에 예시된 시스템, 장치 및 방법은 비 제한적인 예시적인 실시예이고 및 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 정의된다는 것을 이해할 것이다.
이제 본 명세서에 개시된 장치 및 방법의 구조, 기능, 제조 및 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하기 위해 특정 예시적인 실시예가 설명될 것이다. 이들 실시예의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시되어 있다. 당업자는 본 명세서에 구체적으로 설명되고 첨부 도면에 예시된 장치 및 방법이 비 제한적인 예시적인 실시예고 본 발명의 범위가 청구 범위에 의해서만 정의된다는 것을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 예시되거나 설명된 특징은 다른 실시예의 특징과 결합될 수 있다. 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
본 개시 내용의 실시예는 이러한 색소 질환(pigmentary condition)의 외관을 개선하기 위해 기미와 같은 피부의 색소 질환의 치료와 관련하여 아래에서 상세히 논의된다. 그러나, 개시된 실시예는 제한없이 다른 색소 및 비-색소 질환 및 다른 조직 및 비-조직 표적의 치료를 위해 사용될 수 있다. 색소 질환의 예에는 염증 후 과색소 침착(post inflammatory hyperpigmentation), 눈 주위의 어두운 피부(dark skin surrounding eyes), 검은 눈(dark eyes), 카페 오레 패치(caf
Figure pct00001
au lait patches), 베커 모반(Becker's nevi), 오타 모반(Nevus of Ota), 선천성 멜라노 세포 모반(congenital melanocytic nevi), 주근깨(freckles)/흑색점(lentigo), 헤모시데린이 풍부한 구조(hemosiderin rich structure), 착색 담석(pigmented gallstone), 루테인(lutein), 제아잔틴(zeaxanthin), 로돕신(rhodopsin), 카로티노이드(carotenoid), 빌리베르딘(biliverdin), 빌리루빈(bilirubin) 및 헤모글로빈이 풍부한 구조(hemoglobin rich structure) 및 문신이 포함된 조직을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 비 색소 질환의 예는 모낭(hair follicle), 모간(hair shaft), 혈관 병변(vascular lesion), 감염 상태(infectious condition), 피지선(sebaceous gland), 여드름(acne) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 본 개시에서, 실시예의 유사한 이름의 구성 요소는 일반적으로 유사한 특징을 가지며, 따라서 특정 실시예 내에서 각각의 유사한 이름의 구성 요소의 각 특징이 반드시 완전하게 설명되는 것은 아니다. 또한, 개시된 시스템, 장치 및 방법의 설명에서 선형 또는 원형 치수가 사용되는 한, 이러한 치수는 이러한 시스템, 장치 및 방법과 함께 사용할 수 있는 형태의 유형을 제한하기 위한 것이 아니다. 당업자는 이러한 선형 및 원형 치수에 상응하는 것이 임의의 기하학적 형상에 대해 쉽게 결정될 수 있음을 인식할 것이다. 시스템과 장치의 크기와 모양, 그리고 그 구성 요소는 적어도 시스템과 장치가 사용될 대상의 해부학적 구조, 시스템과 장치가 사용될 구성 요소의 크기와 모양, 및 시스템과 장치가 사용될 방법과 절차에 따라 달라질 수 있다.
일반적으로, 전자기 방사선(EMR)(예를 들어, 레이저 빔)을 조직의 치료 영역에 초점 맞출 수 있는 높은 개구 수(NA) 광학 치료 시스템이 설명된다. 초점 맞춰진 레이저 빔은 주변 조직에 해를 끼치지 않고 치료 영역에 광학 에너지를 전달할 수 있다. 전달된 광학 에너지는, 예를 들어 주변 영역(예를 들어, 상피층, 진피층의 다른 부분 등)에 영향을 주지 않고 피부의 진피층의 치료 영역에서 착색된 발색단(pigmented chromophores) 및/또는 표적을 파괴할 수 있다. 전달된 광학 에너지는 영향을 받지 않는/비 표적 영역으로 둘러싸인 피부 또는 조직의 색소 표적 영역을 방해할 수도 있다. 다른 구현에서, 전달된 광학 에너지는 문신 제거 또는 변경 또는 헤모글로빈 관련 치료를 유발할 수 있다.
광 또는 광학 에너지로 피부 상태를 치료하기 위한 예시적인 방법 및 장치는 "피부 기미 치료를 위한 방법 및 장치 및 방법(Method and Apparatus for Treating Dermal Melasma)"이라는 제목의 미국 특허 출원 공개 번호 2016/0199132, 및 "피부 기미의 선택적 치료를 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Selective Treatment of Dermal Melasma)"라는 제목의 미국 가출원 번호 62/438,818으로 개시되었으며, 각각은 본원에 참조로 포함된다.
일반적으로, 조직의 색소 질환을 치료하기 위한 시스템 및 해당 방법이 제공된다. 아래에서 자세히 설명하는 것처럼, 개시된 시스템 및 방법은 레이저 빔과 같은 전자기 방사선(EMR)을 사용하여 미리 결정된 양의 에너지를 표적 조직에 전달한다. EMR은 초점 영역에 초점을 맞출 수 있으며 초점 영역은 표적 조직에 대해 임의의 방향으로 전환 또는 회전할 수 있다. 미리 결정된 양의 방사선은 색소 질환을 나타내는 조직의 부분을 열적으로 파괴하거나 손상시키도록 구성될 수 있다. 이런 방법으로, 미리 결정된 양의 에너지는 그 외관을 개선하기 위해 색소 질환의 치료를 위해 표적 조직 내의 임의의 위치로 전달될 수 있다.
도 1은 치료 시스템(treatment system)(10)의 예시적인 일 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 치료 시스템(10)은 장착 플랫폼(mounting platform)(12), 방출기(emitter)(14) 및 제어기(controller)(16)를 포함한다. 장착 플랫폼(12)은 하나 이상의 조작기(manipulator) 또는 암(arm)(20)을 포함할 수 있다. 암(20)은 피험자(subject)(24)의 표적 조직(target tissue)(22)에 다양한 치료를 수행하기 위해 방출기(14)에 커플링 될 수 있다. 장착 플랫폼(12) 및 방출기(14)의 작동은 사용자에 의해 수동으로 또는 제어기(16)를 사용함으로써(예를 들어, 사용자 인터페이스를 통해) 지시될 수 있다. 특정 실시예(미도시)에서, 방출기는 핸드 헬드 폼 팩터를 가질 수 있고 장착 플랫폼은 생략될 수 있다. 다른 실시예에서, 장착 플랫폼은 로봇 플랫폼 일 수 있으며 암은 방출기 조작을 위해 제어기에 통신 가능하게 커플링 될 수 있다.
방출기(14) 및 제어기(16)(및 선택적으로 장착 플랫폼(12))는 통신 링크(communications link)(26)를 통해 서로 통신할 수 있으며, 이는 임의의 적절한 통신 프로토콜에 따라 임의의 적절한 유형의 신호(예를 들어, 전기, 광학, 적외선 등)를 전달하는 임의의 적절한 유형의 유선 및/또는 무선 통신 링크 일 수 있다.
제어기(16)의 실시예는 방출기(14)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 한 측면에서, 제어기(16)는 EMR(30)의 이동을 제어할 수 있다. 아래에서 자세히 설명했듯이, 방출기(14)는 EMR(30)의 방출을 위한 소스(32) 및 EMR(30)의 조작을 위한 스캐닝 시스템(scanning system)(34)을 포함할 수 있다. 예로서, 스캐닝 시스템(34)은 EMR(30)을 초점 영역에 초점을 맞추고 이 초점 영역을 공간에서 이동 및/또는 회전시키도록 구성될 수 있다. 제어기(16)는 통신 링크(26)를 통해 소스(32)에 신호를 전송하여 파장, 전력, 반복 속도, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지, 초점 속성(예를 들어, 초점 볼륨, 레일레이 길이 등)과 같은 하나 이상의 선택된 속성을 갖는 EMR(30)을 방출하도록 소스(32)에 명령할 수 있다. 또 다른 측면에서, 제어기(16)는 하나 이상의 전환 및/또는 회전 동작에서 표적 조직(22)에 대해 EMR(30)의 초점 영역을 이동시키도록 스캐닝 시스템(34)에 명령하기 위해 통신 링크(26)를 통해 스캐닝 시스템(scanning system)(34)에 신호를 전송할 수 있다.
치료 시스템(10) 및 방법의 실시예는 진피층과 같은 피부 조직 내의 표적의 맥락에서 본원에서 논의된다. 그러나, 개시된 실시예는 제한없이 피험자의 임의의 위치에서 임의의 조직의 치료를 위해 사용될 수 있다. 비 피부 조직의 예는 점막 조직(mucosal tissue), 생식기 조직(genital tissue), 내부 기관 조직(internal organ tissue) 및 위장관 조직(gastrointestinal tract tissue)의 표면 및 표면 아래 영역을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 2는 피부 조직에서 진피층의 색소 영역(pigmented region)에 초점을 맞춘 레이저 빔의 예시의 개략도이다. 피부 조직은 피부 표면(100) 및 상부 표피층(epidermal layer)(110) 또는 표피(epidermis)를 포함하며, 이는 예를 들어 안면 영역에서 약 60-120 ㎛ 두께 일 수 있다. 표피(epidermis)(110)는 신체의 다른 부분에서 약간 더 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 표피의 두께는 약 30μm(예를 들어, 눈꺼풀)에서 약 1500μm(예를 들어, 손바닥 또는 발바닥)까지 다양하다. 이러한 표피는 피부(skin)의 특정 상태, 예를 들어 건선에서 위의 예보다 더 얇거나 두꺼울 수 있다. 밑에 있는 진피층(dermal layer)(120) 또는 진피는 표피(110) 아래로부터 더 깊은 피하 지방층(도시되지 않음)까지 연장된다. 깊은 피부 또는 진피 기미를 나타내는 피부는 과도한 양의 멜라닌을 함유하는 착색 세포 또는 영역(130)의 집단을 포함할 수 있다. 전자기 방사선(EMR)(150)(예를 들어, 레이저 빔)은 진피(120) 또는 표피(110) 내에 위치할 수 있는 하나 이상의 초점 영역(focal region)(160)으로 초점 맞춰질 수 있다. EMR(150)은 멜라닌에 의해 흡수될 수 있는 하나 이상의 적절한 파장으로 제공될 수 있다. EMR 파장(들)은 아래에 설명된 하나 이상의 기준에 따라 선택될 수 있다.
치료 방사선의 특성
색소 질환 및 비 색소 질환과 같은 특정 피부 상태의 치료에 바람직한 파장의 결정은 예를 들어 피부에 존재하는 다양한 경쟁 발색단(예를 들어, 발색단, 헤모글로빈, 문신 잉크 등)의 파장 의존적 흡수 계수에 따라 달라질 수 있다. 도 3a는 멜라닌에 대한 예시적인 흡광도 스펙트럼 그래프이다. 멜라닌에 의한 EMR의 흡수는 약 350nm의 파장에서 피크 값에 도달한 후 파장이 증가함에 따라 감소하는 것으로 관찰된다. 멜라닌에 의한 EMR의 흡수는 멜라닌 함유 영역(melanin-containing region)(130)의 가열 및/또는 파괴를 촉진하지만, 매우 높은 멜라닌 흡광도는 표피(110)에서 색소에 의한 높은 흡수를 야기하고 EMR의 진피(120) 또는 표피(110) 로의 침투를 감소시킬 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 멜라닌 흡수는 약 500nm 미만의 EMR 파장에서 상대적으로 높다. 따라서, 약 500 nm 미만의 파장은 진피(120) 내로 충분히 침투하여 내부의 착색 영역(130)을 가열 및 손상시키거나 파괴하기에 적합하지 않을 수 있다. 더 작은 파장에서 이러한 향상된 흡수는 표피(110) 및 진피(120)의 상부(표면) 부분에 원치 않는 손상을 초래할 수 있으며, 상대적으로 흡수되지 않은 EMR은 조직을 통해 진피(120)의 더 깊은 부분으로 통과한다.
도 3b는 산소화 또는 탈산소화 헤모글로빈에 대한 예시적인 흡광도 스펙트럼(absorbance spectrum) 그래프이다. 헤모글로빈은 피부 조직의 혈관에 존재하며 산소화(HbO2) 또는 탈산소화(Hb) 될 수 있다. 각 형태의 헤모글로빈은 약간 다른 EMR 흡수 특성을 나타낼 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, Hb 및 HbO2 모두에 대한 예시적인 흡수 스펙트럼은 약 600 nm 미만의 EMR 파장에서 Hb 및 HbO2 모두에 대한 높은 흡수 계수를 나타내며, 더 높은 파장에서 흡광도(absorbance)는 현저하게 감소한다. 헤모글로빈(Hb 및/또는 HbO2)에 의해 피부 조직으로 향하는 EMR의 강한 흡수는 헤모글로빈 함유 혈관을 가열할 수 있고, 이러한 혈관 구조에 원치 않는 손상이 발생하고 멜라닌에 흡수될 수 있는 EMR이 감소된다.
EMR에 대한 적절한 파장의 선택은 EMR과 상호 작용하는 조직의 파장 의존적 산란 프로파일에 따라 달라질 수 있다. 도 4는 멜라닌 및 정맥(탈산소화 된) 혈액의 흡수 계수 대 파장의 플롯을 예시한다. 도 4는 또한 피부 대 파장에서 광의 산란 계수의 플롯을 예시한다. 멜라닌의 흡수는 파장에 따라 단조롭게 감소한다. 멜라닌이 색소 질환 치료의 표적이라면 멜라닌 흡수율이 높은 파장이 바람직하다. 이것은 광의 파장이 짧을수록 치료가 더 효율적임을 시사한다. 그러나 혈액에 의한 흡수는 800nm보다 짧은 파장에서 증가하여 의도하지 않은 혈관 표적화의 위험을 증가시키다. 또한 의도한 표적이 피부 표면 아래에 위치할 수 있으므로, 피부(예를 들어, 진피층)에 의한 산란의 역할이 중요 할 수 있다. 산란은 의도한 표적에 도달하는 광의 양을 줄인다. 산란 계수는 파장이 증가함에 따라 단조롭게 감소한다. 따라서 파장이 짧을수록 멜라닌의 흡수에 유리할 수 있지만, 파장이 길수록 산란이 줄어들어 더 깊은 침투가 유리할 수 있다. 유사하게, 긴 파장은 더 긴 파장에서 혈액에 의한 흡수가 적기 때문에 혈관(blood vessel)을 절약하는 데 더 좋다.
위의 고려 사항을 염두에 두고, 파장은 약 400 nm 내지 약 4000 nm, 더욱 특히 약 500 nm 내지 약 2500 nm 범위 일 수 있으며, 진피에서 특정 구조(예를 들어, 멜라닌)를 표적화하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 약 800 nm 및 약 1064 nm의 파장이 이러한 치료에 유용할 수 있다. 800nm 파장은 이 파장의 레이저 다이오드가 저렴하고 쉽게 구할 수 있기 때문에 매력적일 수 있다. 그러나 1064 nm는이 파장에서 더 낮은 산란으로 인해 더 깊은 병변을 표적으로 하는 데 특히 유용할 수 있다. 1064 nm의 파장은 표피 멜라닌이 많은 어두운 피부 유형에도 더 적합할 수 있다. 이러한 개인의 경우 표피에서 멜라닌에 의한 저 파장 EMR(예를 들어, 약 800nm)의 높은 흡수는 피부에 열 손상 가능성을 증가시킨다. 따라서, 1064 nm는 일부 개인에 대한 특정 치료에 대한 치료 방사선의 더 적합한 파장 일 수 있다.
EMR 생성을 위해 다양한 레이저 소스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 1064 nm EMR을 제공하는 레이저 소스를 포함하는 네오디뮴(Nd)을 쉽게 사용할 수 있다. 이러한 레이저 소스는 약 1Hz ~ 100kHz 범위의 반복 속도로 펄스 모드로 작동할 수 있다. Q-Switched Nd 레이저 소스는 1 나노초 미만의 펄스 지속 시간을 갖는 레이저 펄스를 제공할 수 있다. 다른 Nd 레이저 소스는 1 밀리 초 이상의 펄스 지속 시간을 갖는 펄스를 제공할 수 있다. 1060nm 파장 EMR을 제공하는 예시적인 레이저 소스는 미국 코네티컷주 이스트 그랜비(East Granby)의 누펀(Nufern)에서 생산한 20W NuQ 파이버 레이저이다. 20W NuQ 파이버 레이저는 약 20kHz에서 약 100kHz 범위의 반복 속도로 약 100ns의 펄스 지속 시간을 갖는 펄스를 제공한다. 또 다른 레이저 소스는 프랑스 르 율리스(Les Ulis)에 있는 퀀텔(Quantel)의 Nd:YAG Q-smart 850이다. Q-스마트 850은 최대 약 10Hz의 반복 속도에서 최대 약 850mJ의 펄스 에너지와 약 6ns의 펄스 지속 시간을 갖는 펄스를 제공한다.
여기에 설명된 시스템은 고도로 수렴된 빔에 EMR을 초점 맞추도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 약 0.3 내지 1(예를 들어, 약 0.5 내지 약 0.9)에서 선택된 개구 수(NA)를 갖는 초점 또는 수렴 렌즈 배열을 포함할 수 있다. 이에 상응하는 EMR의 큰 수렴각은 렌즈의 초점 영역(진피 내에 위치할 수 있음)에서 높은 플루언스와 강도를 제공할 수 있으며 초점 영역 위의 위 조직에서 낮은 플루언스를 제공할 수 있다. 이러한 초점 기하학은 색소 진피 영역 위의 조직에서 원하지 않는 열과 열 손상을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
예시적인 광학 치료 시스템은 EMR을 방출 장치로부터 초점 렌즈 배열로 지향시키도록 구성된 시준 렌즈 장치를 더 포함할 수 있다. 예시적인 광학 치료 시스템은 약 500 ㎛ 미만, 예를 들어 약 200 ㎛ 미만 약 100 ㎛ 미만, 또는 심지어 약 50 ㎛ 미만인, 약 1 μm 정도의 폭 또는 스폿 크기를 갖는 초점 영역에 EMR을 초점을 맞추도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스폿 크기는 약 1㎛ 내지 약 50㎛, 약 50㎛ 내지 약 100㎛ 및 약 100㎛ 내지 약 500㎛ 범위를 가질 수 있다. 초점 영역의 스폿 크기는 예를 들어 공기 중에서 결정될 수 있다. 이러한 스팟 크기는 초점 영역에서 EMR의 높은 플루언스 또는 강도를 제공할 수 있을 만큼 충분히 작은 것(진피의 색소 구조를 효과적으로 조사하기 위해)과 합리적인 치료 시간에서 피부 조직의 큰 영역/볼륨의 조사를 용이하게 할 만큼 충분히 큰 것 사이의 균형으로 선택할 수 있다. 예시적인 광학 배열은 또한 EMR의 초점 영역을 약 120 ㎛ 내지 약 1000 ㎛ 범위와 같이, 예를 들어, 약 150 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 피부 표면 아래 깊이에 있는 진피 조직 내의 위치로 지향하도록 구성될 수 있다.
이러한 예시적인 깊이 범위는 진피 기미 또는 다른 관심 표적을 나타내는 피부에서 착색된 영역의 전형적인 관찰된 깊이에 상응할 수 있다. 이 초점 깊이는 피부 표면과 접촉하도록 구성된 장치의 하부 표면과 초점 영역의 위치에서 거리에 대응할 수 있다. 추가로, 일부 실시예는 표피 내의 표적을 치료하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 광학적 배열은 EMR의 초점 영역을 표피 조직 내의 위치, 예를 들어, 피부 표면 아래 약 5 ㎛ 내지 2000 ㎛로 향하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예는 진피 깊은 곳의 표적을 치료하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 문신 예술가는 일반적으로 문신건(tattoo gun)을 교정(calibrate)하여 피부 표면 아래 약 1mm에서 약 2mm까지 피부를 관통한다. 따라서, 일부 실시예에서, 광학적 배열은 EMR의 초점 영역을 피부 표면 아래 약 0.4 mm 내지 2 mm 범위의 진피 조직 내의 위치로 향하도록 구성될 수 있다.
표적 조직의 큰 치료 영역(예를 들어, 수 제곱 센티미터)은 치료 영역에 걸쳐 EMR(예를 들어, 레이저 빔)을 스캔함으로써 치료될 수 있다. 예를 들어, EMR을 방출하는 광학 시스템은 EMR이 치료 영역의 여러 위치에 충돌하도록 치료 영역을 가로지를 수 있다. 스캔의 예는: 초점 영역의 어레이의 기울이기/젖히기, 초점 영역의 어레이의 회전 및 초점 영역의 어레이의 전환이 포함된다. 관련 스캐닝 수단의 추가 설명은 본원에 참조로 포함된 드레서(Dresser) 등의 미국 특허 출원 번호 16/219,809 "전자기 방사선 빔 스캐닝 시스템 및 방법"에 설명되어 있다. 대안적으로, 광학 시스템은 치료 영역에 대해 고정된 상태로 유지될 수 있으며 EMR이 치료 영역을 스캔 하도록 방출된 EMR의 방향을 변경할 수 있다. 그러나, 이러한 스캐닝 기술은 시간이 많이 소요될 수 있으므로 바람직하지 않을 수 있다(예를 들어, 치료 영역이 큰 경우). 치료 영역을 치료하는 데 걸리는 시간은 큰 단면(예를 들어, 약 3mm와 약 30mm 사이의 범위)을 갖는 레이저 빔을 사용하고 동시에 다중 렌즈 어레이를 사용하여 다중 서브 빔을 생성함으로써 줄일 수 있다. 다양한 서브 빔은 치료 영역의 여러 위치를 동시에 치료할 수 있다.
다중 렌즈 어레이의 렌즈는 큰 NA(예를 들어, 약 0.3 내지 약 1 범위)를 가질 수 있고, 다양한 서브 빔을 표적 조직의 치료 영역(예를 들어, 피부 조직의 진피)의 다중 초점 영역에 초점 맞출 수 있다. 서브 빔은 표적 조직(예를 들어, 피부 조직의 표피)의 위에 있는 층에 악영향을 미치지 않으면서 초점 영역에서 플라즈마를 생성할 수 있다. 일부 실시 예에서, 플라즈마는 열 이온 플라즈마 생성을 통해 선택적으로 생성될 수 있다.
대안적인 실시 예에서, 플라즈마는 광학적 고장을 통해 생성될 수 있다. 다중 렌즈 어레이의 렌즈 폭은 약 1mm에서 약 3mm까지 다양하다. 다중 렌즈 어레이의 렌즈는 렌즈 간 간격을 줄이도록 설계할 수 있다. 예를 들어, 렌즈는 비구면 렌즈를 절단하여 생성할 수 있다(예를 들어, 비구면 렌즈를 다각형 모양으로 절단). 절단 렌즈는 각각의 가장자리를 따라 서로 인접하여 배열될 수 있다(예를 들어, 마운트(mount) 상에 배열됨). 상기 언급된 범위의 NA 및/또는 렌즈의 폭 및/또는 다중 렌즈 어레이에서 렌즈의 절단 형태는 표적 조직의 위에 있는 층(예를 들어, 피부 조직의 표피)에 바람직하지 않은 영향없이 표적 조직의 하부 층(예를 들어, 피부 조직의 진피)의 효율적인 치료를 허용할 수 있다.
일반적으로 사용되는 렌즈 어레이(예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이)는 박막 코팅을 포함할 수 있으며 리소그래피, 마이크로/나노 몰딩, 이온 빔 밀링 등과 같은 제조 공정을 사용하여 제조할 수 있다. 이러한 제조 공정은 큰 시상 높이(sagittal height)(새그(sag))의 생산을 허용하지 않는다. 따라서, 이러한 제조 공정은 큰 개구 수(예를 들어, 0.3 초과, 약 0.3에서 약 1 사이) 및 큰 피치를 갖는 다중 렌즈 어레이의 생산을 허용하지 않을 수 있다(예를 들어, 1mm 초과, 약 1mm ~ 약 3mm 등). 예를 들면, 약 1.5의 굴절률(index of refraction), 약 3mm의 폭 및 약 3mm의 초점 거리를 갖는 평면-볼록 렌즈 요소(plano-convex lens element)는 약 1.5mm의 곡률(curvature) 반경 및 약 1.5mm의 렌즈의 크기에 따른 두께 변화를 가질 수 있다. 위에서 설명한 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법은 약 60 마이크론의 작은 두께 변화(예를 들어, 시상 높이(sag)) 만 수용할 수 있다. 따라서 일반적인 렌즈 어레이 제조 방법은 본 출원에서 설명하는 다중 렌즈 어레이의 생산에 적합하지 않을 수 있다.
도 5는 EMR(150)(예를 들어, 레이저 빔)을 사용하는 조직 치료(예를 들어, 진피 기미의 치료)를 위한 예시적인 장치(500)를 도시한다. 예를 들면, 장치(500)는 방사선 방출기 배열(radiation emitter arrangement)(510)(예를 들어, 레이저 시스템), 및 방사선 방출기 배열(510)과 치료될 표적 조직 사이에 제공될 수 있는 광학 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 장치는 제1 렌즈 배열(first lens arrangement)(520) 및 제2 렌즈 배열(second lens arrangement)(530)를 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 구성 요소는 선택적으로 핸드 피스(handpiece)(550) 또는 다른 하우징 또는 인클로저에 제공될 수 있다. 장치(500)는 치료되는 표적 조직의 표면과 접촉하도록 구성된 하부 표면을 갖는 플레이트(540)를 더 포함할 수 있다. 액추에이터 배열(actuator arrangement)(560)는 장치(apparatus)(500)의 작동을 제어하기 위해 제공될 수 있다(예를 들어, 방출기 배열(510)을 활성화 및/또는 끄는 것, 장치(500)의 특정 동작 파라미터를 제어 또는 조정하는 것 등). 방사선 방출기 배열(510)을 위한 전력 소스(미도시)가 제공될 수 있다. 예를 들면, 전력 소스는 핸드 피스(550) 내에 제공된 배터리, 방출기 배열(510)과 외부 전력 소스(예를 들어, 전기 콘센트 등) 사이에 제공된 전기 코드 또는 다른 전도성 연결 등을 포함할 수 있다.
방사선 방출기 배열(510)은 예를 들어, 하나 이상의 레이저 다이오드, 광섬유, 도파관, 또는 EMR(150)을 생성 및/또는 방출하도록 구성된 다른 구성 요소를 포함할 수 있고, 및 광학 장치를 향해 또는 상으로(예를 들어, 제1 렌즈 장치(520) 상으로) 지향시킨다. 본 개시 내용의 특정 예시적인 실시 예에서, 방사선 방출기 배열(510)은 약 400 nm 내지 약 1100 nm 사이의 하나 이상의 파장을 갖는 광학 방사선(optical radiation)(150)을 방출하는 하나 이상의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다(예를 들어, 약 650 nm 내지 약 750 nm).
본 개시의 다른 예시적인 실시 예에서, 방사선 방출기 배열(510)은 하나 이상의 도파관(waveguide)(예를 들어, 광섬유는 도시되지 않음)의 원위 단부(distal end)를 포함할 수 있다. 도파관은 외부 소스(도시되지 않음)로부터 EMR(150)을 제1 렌즈 배열(520)쪽으로 또는 상으로 향하도록 구성되거나 적용될 수 있다. 이러한 예시적인 외부 EMR 소스는 약 400 nm 내지 약 1100 nm 사이의 하나 이상의 파장을 갖는 방사선 방출기 배열(510)에 EMR(150)을 제공하거나 지향하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 약 650 nm 내지 약 750 nm).
본 개시 내용의 추가 예시적인 실시 예에서, 전자기 방사선(EMR)(150)은 표적 조직 내에(예를 들어, 진피(120) 내에) 위치할 수 있는 하나 이상의 초점 영역(160)으로 초점 맞춰질 수 있다. 제2 렌즈 배열(530)은 예를 들어, 도 5에 도시된 단일 대물 렌즈, 평면-볼록 렌즈 또는 원통형 렌즈, 액시콘 등의 어레이를 포함하는 초점 렌즈 역할을 할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제2 렌즈 배열(530)은 다중 렌즈를 포함하는 다중 렌즈 배열일 수 있다. 다중 렌즈 어레이의 렌즈는 각각 높은 NA(예를 들어, 약 0.3과 약 1 사이)를 가질 수 있다. 다중 렌즈 어레이의 렌즈는 EMR(150)을 수신할 수 있고 표적 조직의 다중 초점 영역에 초점을 맞춘 다중 서브 빔을 생성할 수 있다. 초점 영역은 EMR의 높은 국소 강도(예를 들어, 약 105W/cm2 내지 약 1015W/cm2)를 가질 수 있다. 표적 조직의 플라즈마 생성은 초점 영역에 국한될 수 있다. 예를 들어, 초점 영역이 진피에 있는 경우, 위에 있는 표피에 영향을 주지 않고 진피에서 플라즈마가 생성될 수 있다.
본 개시 내용의 추가 예시적인 실시 예에서, 제2 렌즈 배열(530)은 예를 들어 도 6a에 도시된 예시적인 구성의 개략적인 측면도에 제공된 바와 같이 렌즈 어레이(array of lens)(600)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈(600)는 임의의 종래 유형의 수렴 렌즈(예를 들어, 볼록 렌즈 또는 평면-볼록 렌즈) 및/또는 준 회절 없는 빔(예를 들어, 액시콘)을 생성하기 위한 광학 요소를 포함할 수 있다. 렌즈(600)는 도 6a에 도시된 바와 같이 밑에 있는 진피(120) 내의 복수의 초점 영역(160)으로 EMR(150)을 초점 맞추도록 구성될 수 있다.
EMR(150)이 조직 표면(비교적 낮은 강도 또는 국부 플루언스를 가짐)에서 상대적으로 넓은 영역으로부터 조직 내 초점 영역(160)의 작은 폭(더 높은 강도 또는 국부 플루언스)으로 수렴하도록(예를 들어, 진피 120), 각 렌즈는 큰 NA(예를 들어, 약 0.3과 1 사이)를 가질 수 있다. 이러한 광학적 특성은 초점 영역(160) 내에 EMR(150)의 충분한 강도를 제공하여 방사선(150)을 흡수하는 색소 세포를 손상시킬 수 있으며, 착색 세포(pigmented cell)(130)를 포함하는 진피(120)의 볼륨으로부터 멀리 있는 영역 또는 볼륨에 높은 플루언스 또는 강도를 피하면서, 그에 따라, 착색되지 않은 표적 조직의 상부, 하부 및/또는 인접 볼륨이 손상될 가능성을 줄인다.
렌즈(600)는 도 6b에서 이러한 예시적인 구성의 평면도에 도시된 것과 같이 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 어레이로 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 렌즈(600)는 도 6c에 도시된 바와 같이 육각형 배열로 제공될 수 있다. 렌즈(600)의 다른 예시적인 패턴 및/또는 형상이 또 다른 예시적인 실시 예에서 제공될 수 있다. 렌즈(600)의 폭은 약 1mm 내지 약 5mm 범위 일 수 있다. 이것보다 약간 더 넓거나 더 좁은 예시적인 렌즈(600)가 또한 특정 예시적인 실시 예에서 제공될 수 있다.
본 발명의 추가적인 예시적인 실시 예에서, 방사선 방출기 배열(510) 및/또는 제1 렌즈 배열(520)은 전체 렌즈 배열(600) 또는 그 상당 부분에 걸쳐 EMR(150)의 단일 광폭 빔(예를 들어, 도 5에 도시된 것)을 지향하도록 구성될 수 있다. 이러한 예시적인 구성은 진피(120)에 복수의 초점 영역(160)을 동시에 생성할 수 있다. 추가의 예시적인 실시 예에서, 방사선 방출기 배열(510) 및/또는 제1 렌즈 배열(520)은 EMR(150)의 복수의 작은 빔을 렌즈(600) 상의 개별 빔으로 향하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시 예에 따르면,
방사선 방출기 배열(510) 및/또는 제1 렌즈 배열(520)은 EMR(150)의 하나 이상의 더 작은 빔을 렌즈 어레이(600)의 일부, 예를 들어 단일 마이크로 렌즈 또는 복수의 렌즈(600) 상에 지향시키도록 구성될 수 있고, 및 복수의 초점 영역(160)이 진피(120)에서 순차적으로 또는 비 동시적으로 생성될 수 있도록, 더 작은 빔(들)이 렌즈(600)의 어레이 위에 스캔 될 수 있다.
예시적인 다중 렌즈 어레이 및 그 구성 요소 중 일부는 도 7a-7c의 일부 실시 예에 따라 도시된다. 도 7a는 예시적인 비구면 렌즈(700)(예를 들어, 토랩스(Thorlabs) PN 355390-C)의 정면도(702) 및 측면도(704)를 도시한다. 비구면 렌즈는 약 0.3 내지 약 1 범위의 NA(예를 들어, 약 0.55의 NA) 및 약 1mm 내지 약 3mm(예를 들어, 약 2.75mm) 범위 내의 유효 초점 거리를 가질 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 종래의 비구면 렌즈(700)는 다중 렌즈 어레이를 생성하도록 수정될 수 있다.
도 7b는 예시적인 절단 렌즈(710)의 정면도(712) 및 측면도(714)를 도시한다. 절단 렌즈(truncated lens)(710)는 예를 들어 비구면 렌즈(aspheric lens)(700)를 절단(예를 들어, 육각형 패턴으로 절단)함으로써 얻어질 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 절단은 적어도 하나의 다이아몬드 선삭(diamond turning) 및 통상적인 렌즈 연마 및 연마 기술에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 절단 렌즈(710)는 비구면 렌즈(700)로부터 절단될 필요없이 직접 제조될 수 있다. 측면도(714)에 도시된 바와 같이, 절단 렌즈(714)는 시준된 광빔(light beam)(716)을 수신하고 초점 맞춰진 광빔(718)을 방출할 수 있다.
도 7c는 육각형으로 절단 렌즈(710)의 예시적인 다중 렌즈 어레이(multi-lens array)(730)를 도시한다. 다중 렌즈 어레이(730)는 가장자리를 따라 서로 접착될 수 있는(예를 들어, 접착제를 사용하여) 여러 절단 렌즈(710)를 포함할 수 있다. 절단 렌즈(710)는 예를 들어 육각형 어레이, 직사각형 어레이 등으로 배열될 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 절단 렌즈(710)가 접착제로 서로 접착되지 않는 것이 바람직할 수 있다(예를 들어, 다중 렌즈 어레이(730)가 높은 피크 전력 적용에 노출될 때). 다중 렌즈 어레이(730)는 정면도(732), 등각 투영도(734) 및 측면도(736)로 도시된다. 측면도(736)에 도시된 바와 같이, 다중 렌즈 어레이(730)는 다중 렌즈 어레이(730)의 여러 렌즈에 충돌할 수 있는 입력 레이저 빔(input laser beam)(740)을 수신할 수 있다. 다중 렌즈 어레이(730)의 렌즈는 입력 레이저 빔(740)(예를 들어, 시준된 레이저 빔)의 일부를 다중 초점 서브 빔(예를 들어, 7 개의 초점 맞춰진 광빔(738))에 초점을 맞출 수 있다. 도 8은 마운트 상에 배열된 예시적인 다중 렌즈 어레이(800)를 도시한다. 마운트(810)는 다수의 렌즈(820)(예를 들어, 육각형의 절단 렌즈(710))를 보유할 수 있다. 일부 실시 예에서, 마운트(810)는 다중 렌즈(820)를 함께 유지하기 위해 다중 렌즈 어레이(800)에 측 방향 힘(lateral force)(예를 들어, 렌즈의 평면에서의 압축력)을 제공할 수 있다. 이것은 다중 렌즈(820)가 렌즈 간 영역(830)에서 접착제없이 서로 부착되도록 할 수 있다. 이것은 예를 들어 다중 렌즈 어레이(800)가 높은 피크 전력 Q 스위치 레이저 소스로 조명될 때 유리할 수 있다. 측 방향 힘은 렌즈 요소(820)를 서로 부착하여 접착제의 필요성을 제거할 수 있다. 접착제는 원치 않는 광학 효과를 생성할뿐만 아니라 레이저 에너지를 흡수하고 어셈블리(800)를 손상시킬 수 있다.
위에서 설명한 것처럼, 일반적으로 사용되는 마이크로 렌즈 어레이 제조 기술은 밀리미터 크기의 피치(예를 들어, 렌즈 어레이에서 인접한 렌즈의 중심/중심 사이의 밀리미터 크기의 거리)와 큰 NA(예를 들어, 0.3 초과, 약 0.3 내지 약 1) 사이)를 갖는 렌즈 어레이의 제조에 쉽게 적용되지 않을 수 있다. 위에서 설명된 제조 방법에 추가하여, 일부 실시 예에 따르면, 밀리미터 크기의 피치와 큰 N.A.를 갖는 다중 렌즈 어레이는 특정 단일 포인트 다이아몬드 가공 및 유리 몰딩 기술을 통해 구성할 수 있다.
일부 실시 예에서, 긴 작업 거리(working distance)와 큰 NA라는 원하는 특성을 가진 다중 렌즈 어레이를 프레스 몰딩(press molding)을 통해 제작할 수 있다. 대표적인 유리 몰딩 계약 제조업체는 독일 아첸 사(GmbH of Aachen)의 에익스 툴링(Aix Tooling)이다. 프레스 몰딩에는 도구를 만들어 금형으로 사용해야 한다. 몰드는 지정된 곡률을 형성하기 위해 용융된 기판 재료(예를 들어, 유리)에 대해 압착된다.
일부 실시 예에서, 몰드 또는 멀티 렌즈 어레이 자체는 단일 포인트 다이아몬드 머시닝(Single Point Diamond Machining)(SPDM) 방법(예를 들어, 마이크로 밀링)을 통해 생산된다. 위에서 설명한 다중 렌즈 어레이의 생산에 적합한 SPDM 방법은 4 축 SPDM이다. 비. 멕콜 등(B. McCall et al.)은 2013 년 미국 광학 협회(Optical Society of America)에 게재되고 전체가 여기에 참조로 포함된 "4 축 단일 포인트 다이아몬드 머시닝에 의한 미니어처 렌즈 어레이의 신속한 제작(Rapid Fabrication of Miniature Lens Arrays by Four-Axis Single Point Diamond Machining)"이라는 제목의 논문에서 4 축 SPDM을 소개한다.
도 9는 표적 조직(920)에 초점 영역을 갖는 준 회절 없는 빔(quasi-diffraction-free beam)(QDFM)을 생성하도록 구성된 광학 요소(902)의 개략도이다. 광학 요소(902)(예를 들어, 액시콘)는 입력 레이저 빔(904)을 수신하고 QDFM(905)을 생성할 수 있다. QDFM(905)은 표적 조직의 제1 깊이(D1)로부터 표적 조직의 제2 깊이(D2)까지 연장할 수 있는 초점 영역(910)을 가질 수 있다. 광학 요소(902)는 입력 레이저 빔(904)의 전파 방향(예를 들어, xy 평면에서)에 대해 측면에서 큰 개구 수(예를 들어, 0.3 초과, 0.3 내지 1 사이) 및 큰 폭(예를 들어, 약 1mm 내지 약 3mm)을 가질 수 있다. 큰 NA는 표적 조직(예를 들어, 피부 조직의 표피)의 상부 층과 QDFM 905 사이의 바람직하지 않은 상호 작용(예를 들어, 플라즈마 생성, 가열 등)을 방지할 수 있다. 일부 구현에서, 표적 조직의 깊이를 따라(예를 들어, z 방향을 따라) 초점 영역(910)의 범위는 더 큰 회절(예를 들어, 가우시안 빔)을 겪는 빔의 초점 영역의 범위보다 길 수 있다. 결과적으로, 주어진 개구 수에 대해, QDFM은 표적 조직(920)에서 더 큰 깊이를 따라 치료를 허용할 수 있다. 이렇게 하면 깊이(예를 들어, z 축)를 따라 초점 영역을 스캔 할 필요가 없다. 전술한 바와 같이, 다중 렌즈 어레이(730)는 하나 이상의 광학 요소(902)를 포함할 수 있다.
추가로 요약하기 위해, 일부 실시 예와 관련된 파라미터 범위는 아래 표에 요약되어 있다.
Figure pct00002
도 10a를 참조하면, 다중 빔을 전달하기 위한 렌즈 어레이(1000)가 도시된다. 렌즈 시스템(1000)은 다수의 렌즈 요소(1002A-1002C)를 포함한다. 창이 표시된다(1004). 일부 실시 예에 따르면, 윈도우(1004)는 각각의 렌즈 요소(lens element)(1002A-1002C)에 대응하는 다수의 돌출부(protrusion)(1006A-1006C)를 포함한다. 일부 구현예에 따르면, 윈도우(1004)는 윈도우(1004)의 형상에 일치하도록 피부 표면을 변형시키는 피부(1008)의 표면과 접촉한다. 예를 들면, 평평한 윈도우는 피부(1008)의 표면을 평평하게 하고 볼록한 창은 피부(1008)의 표면에 만입부(indentation)를 형성한다. 일부 구현예에 따르면, 피부(1008)는 돌출부(1006A-1006C)의 형상에 의해 변형된다. 일부 구현예에 따르면, 창(1004)에 의해 피부(1008)의 표면에 압력이 가해지고, 돌출부(1006A-1006C)의 상대적으로 작은 면적(예를 들어, 1mm2)은 각 요소(1002A-1002C) 아래에서 더 큰 압력과 국부적인 압축을 허용한다. 압력은 치료 영역으로부터 혈액 및 다른 경쟁 표적(즉, 발색단)을 비우는 것을 포함하여 레이저 치료에 유리한 많은 기능을 제공할 수 있다; 및 피부의 두께를 응축시킴으로써 광 경로 길이를 축소시켜 피부 깊숙이 치료하는 단계를 포함한다.
예를 들어 미용 목적을 위한 다양한 피부 상태를 치료하는 방법은 본원에 기재된 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 방법은 의사가 아닌 의사가 수행할 수 있지만 예를 들어 미용사 및 기타 적절하게 훈련된 직원은 여기에 설명된 시스템을 사용하여 의사의 감독 유무에 관계없이 다양한 피부 상태를 치료할 수 있다.
다중 렌즈 어레이는 투명 및 광학 폴리머, 사파이어, 석영, 아연-셀렌화물(zinc-selenide), 아연-설파이드(zinc-sulfide) 및 유리(예를 들어, 프레스 몰딩 가능한 유리)를 포함한 많은 재료로 구성될 수 있다. 프레스 몰딩 가능한 유리의 예는 매니 폴드이며 오하라(Ohara)(예를 들어, 부품 번호: L-BSL7, L-Bal35, L-Bal42, L-LAH84 및 L-LAH53), 수미타(Sumita)(예를 들어, 부품 번호: K -VC89, K-PBK40 및 K-CD120) 및 스콧(Schott)(예를 들어, 부품 번호: P-Bk7, B270, IRG26 및 Borofloat 33)을 포함하는 많은 물질로부터 제작될 수 있다.
사용 방법에 따라, 초점 영역은 조직 내에서 미리 결정된 깊이를 관통해야 한다. 일부 광학 재료(예를 들어, 몰딩 가능한 유리) 및 높은 NA(예를 들어, 0.3 초과 및 1 미만)의 경우, 각 렌즈렛 및 피치의 초점 거리는 도 10b를 참조하여 설명된 실제 휴리스틱(heuristics)을 사용하여 대략적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 공기에서 필요한 초점 거리는 근사치를 사용하여 도출될 수 있으며,
Figure pct00003
여기서, fair는 공기 중 렌즈렛의 초점 거리이고; twindow(1050) 및 nwindow는 각각 윈도우(1052)의 두께 및 윈도우(1052)의 굴절률이고; tsubstrate(1054) 및 nsubstrate는 각각 광학 기판(optical substrate)(1056)(예를 들어, 초점 광학)의 두께 및 기판(1056)의 굴절률이고; tMAX tissue depth 조직 깊이 및 n tMAX tissue depth는 각각 조직(1060)의 최대 원하는 초점 깊이(1058)의 두께 및 조직(1060)의 굴절률이고; 및, tair(1062) 및 nair는 각각 에어 갭(1064)의 두께(1062) 및 에어 갭(1064)의 굴절률(예를 들어, 1)이다;
일부 실시 예에 따르면, 다중 렌즈 어레이의 피치는 다중 렌즈 어레이(공기 중)의 렌즈렛 초점 거리의 1/2 내지 4 배이다. 예를 들어, 이 관계는 다음과 같다:
Figure pct00004
여기서, fair는 다중 렌즈 어레이 렌즈렛의 초점 거리이고; p는 다중 렌즈 어레이에서 렌즈렛 사이의 피치이다.
일부 실시 예에서, 다중 렌즈 어레이(1100)는 다양한 길이의 초점 거리를 갖는 렌즈렛을 포함한다. 도 11을 참조하면, 조직(1110)을 조사하는데 사용되는 다중 렌즈 어레이(1100)가 도시되어 있다. EMR 빔(1112)은 다중 렌즈 어레이(1100)에 입사된다. 투과성 창(1114)은 조직(1110)의 외부 표면과 접촉하여 배치된다. 창(1114)은 일반적으로 두께를 갖는다. 윈도우(1114)와 다중 렌즈 어레이(1100) 사이에는 에어 갭(1116)이 존재한다. 에어 갭(1116)은 일반적으로 두께를 갖는다. 다중 렌즈 어레이(1100)는 피치(1118)에 의해 각각 분리된 다수(예를 들어, 7 개)의 렌즈렛을 포함한다. 피치(1118)는 렌즈렛의 최대 직경 또는 인접한 렌즈렛의 광축 사이의 간격일 수 있다. 예를 들어, 어레이(1100)의 좌측에 있는 3 개의 렌즈렛, 제1 예시 렌즈렛(1121), 제2 예시 렌즈렛(1122) 및 제3 예시 렌즈렛(1123)이 상세히 설명된다. 각각의 렌즈렛은 곡률, 처짐 및 초점 거리를 포함한다. 제1 예시 렌즈렛(1121)은 제1 곡률, 제1 처짐(1130-1) 및 제1 초점 거리(1132-2)를 갖는다. 제2 예시 렌즈렛(1122)은 제2 곡률, 제1 처짐(1130-1)보다 작은 제2 처짐(1130-2), 및 제1 초점 거리(1132-1)보다 더 큰 제2 초점 길이(1132-2)를 갖는다. 제3 예시 렌즈렛(1123)은 제3 곡률, 제1 처짐(1130-1)보다 큰 제3 처짐(1130-3), 및 제1 초점 거리(1132-1)보다 짧은 제3 초점 길이(1132-3)를 갖는다.
일부 구현예에 따르면, 레퍼런스 초점 깊이(reference focal depth)(1142)를 결정하기 위해 레퍼런스 렌즈렛(1140)이 사용된다. 레퍼런스 초점 영역(referencing focal region)(1146)으로부터 반사광(Light reflecting)(1144)은 레퍼런스 렌즈렛(1140)에 의해 시준될 수 있다. 시준 광(collimated light)(1144)은 레퍼런스 초점 깊이(1142)를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 레퍼런스를 수행하는 방법 및 시스템은 제이. 바왈카르(J. Bhawalkar) 등의 "치료 장치에 대한 방사선 검출"이라는 제목의 미국 가특허 출원 번호 62/688,940에 자세히 설명되어 있으며, 및 참조로 여기에 통합된다.
도 12a-12c를 참조하면, 일부 실시 예에서, 가변 어셈블리(variable assembly)(1200)는 후방 초점 거리(back focal distance)(1210)를 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 2 개의 다중 렌즈 어셈블리를 함께 사용할 수 있다. 일부 실시 예에서, 2 개 이상의 다중 렌즈 어셈블리를 사용하면 필요한 최대 처짐 거리가 줄어든다. 이는 EMR 빔의 초점을 맞추는 데 필요한 전체 곡률이 여러 표면에 분산될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 2 개의 다중 렌즈 어셈블리에는 곡률이 있을 수 있는 4 개의 표면이 있다. 광학(optic)의 처짐 거리를 줄이는 것은 일반적으로 광학(optic)을 더 쉽게 제조할 수 있게 한다.
도 12a-12c는 한 쌍의 단일 렌즈렛(1230 및 1232)에 의해 초점 맞춰진 단일 EMB 빔렛(1220)의 도면을 도시한다. 도 12a는 축 A를 따라 제2 렌즈렛(1232)으로부터 최대 간격으로 제1 렌즈렛(1230)을 도시한다. 이 구성에서 후방 초점 거리(1210)는 0이다. 달리 말하면, 초점 영역은 제2 렌즈렛(1232)의 원위 표면(distal surface)(1232d)에 위치한다.
도 12b는 축 A를 따라 제2 렌즈렛(1232)으로부터 중간 간격으로 제1 렌즈렛(1230)을 도시한다. 이 구성에서 후방 초점 거리(1210)는 0에서 중간 초점 거리(예를 들어, 0.5mm)로 증가했다. 또한, EMR 빔렛이 수렴각(convergence angle)(1240)에 초점을 맞추고 있음을 도 12b에서 볼 수 있다.
도 12c는 제2 렌즈렛(1232)으로부터 최소 간격으로 제1 렌즈렛(1230)을 도시한다. 그 결과, 이 구성에서 후방 초점 거리(1210)가 가장 크다(예를 들어, 1mm). 마찬가지로, 수렴각(1240)은 제1 렌즈렛(1230)과 제2 렌즈렛(1232) 사이의 최소 간격으로 가장 큰 것으로 도시되어 있다. 개구 수(NA)는 수렴각(1240)의 척도로 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 초점 맞추는 EMR 빔렛(들)의 개구 수는 최대 렌즈렛 간격과 최소 렌즈렛 간격 사이에서 2 배로 변경된다.
다중 멀티 렌즈 어레이를 사용하는 가변 초점은 복합 렌즈(compound lens)에 대한 얇은 렌즈 방정식(thin-lens equation)을 사용하여(근축 가정(araxial assumption)을 사용하여) 근사화 할 수 있다. 복합 렌즈에 대한 얇은 렌즈 방정식을 사용하면 렌즈 어셈블리의 유효 초점 길이를 2 개(또는 그 이상) 광학의 초점 거리와 해당 광학의 주요 평면 사이의 간격에서 계산할 수 있다.
Figure pct00005
여기서, f는 렌즈 어셈블리의 유효 초점 거리이고; f1은 제1 광학의 초점 거리이고, f2는 제2 광학의 초점 거리; 및, d는 제1 광학과 제2 광학 사이의 거리(예를 들어, 축 A를 따라)이다.
추가 실시예.
일부 실시예에서, 입력 레이저 빔의 반복 속도는 표적 조직/표적 물질에서 플라즈마의 붕괴 속도보다 빠를 수 있다. 이것은 연속적인(예를 들어, 일시적으로 연속적인, 공간적으로 연속적인 등) 플라즈마의 생성을 허용할 수 있다. 레이저 빔의 반복 속도를 변경하여 치료 영역/표적 영역(예를 들어, 플라즈마가 생성되는 영역)의 영역을 제어할 수 있다.
당업자는 전술한 실시예에 기초하여 본 발명의 추가 특징 및 이점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의해 지시된 것을 제외하고는 특별히 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않는다. 본 명세서에 인용된 모든 간행물 및 참고 문헌은 그 전체가 본 명세서에 명백히 참고로 포함된다.
명세서 및 청구 범위 전체에 걸쳐 본원에서 사용되는 대략적인 언어는 관련된 기본 기능의 변경을 초래하지 않고 허용 가능하게 변할 수 있는 임의의 정량적 표현을 수정하기 위해 적용될 수 있다. "대략(Approximately)", "실질적으로(substantially)" 또는 "약(about)"은 달리 명시되지 않거나 문맥에서 달리 명백하지 않는 한(해당 숫자가 허용 가능한 값의 100 %를 초과하는 경우 제외), 어느 방향으로든 1 %의 범위 내의, 또는 일부 실시예에서 5 % 범위 내의, 또는 일부 실시예에서 10 % 범위 내의 수를 포함할 수 있다. 따라서, "약", "대략" 또는 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어에 의해 수정된 값은 지정된 정확한 값으로 제한되지 않는다. 적어도 어떤 경우에는, 근사 언어는 값을 측정하기 위한 도구의 정밀도에 해당할 수 있다. 명세서 및 청구 범위 전체에 걸쳐, 범위 제한은 조합 및/또는 상호 교환될 수 있으며, 그러한 범위는 문맥 또는 언어가 달리 지시하지 않는 한 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 식별하고 포함한다.
명세서 및 청구 범위에서 본원에 사용된 바와 같은 관사 "하나(a)" 및 "한(an)"은 명확하게 반대로 표시되지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그룹 구성 중 하나, 둘 이상 또는 모든 구성이 사용되어 있는 경우, 그룹의 하나 이상의 구성 사이에 "또는"을 포함하는 청구항 또는 설명은 충족된 것으로 간주되거나, 또는 달리 명시되지 않거나 문맥에서 달리 명시되지 않는 한 주어진 제품 또는 프로세스와 관련이 있다. 본 개시 내용은 그룹의 정확히 하나의 구성이 주어진 제품 또는 공정에 존재하거나, 사용되거나, 달리 관련되는 실시 측면을 포함한다. 본 개시 내용은 또한 하나 이상의 또는 모든 그룹 구성이 주어진 제품 또는 프로세스에 존재하거나, 사용되거나, 달리 관련되는 실시 측면을 포함한다. 더욱이, 달리 지시되지 않는 한 또는 모순 또는 불일치가 발생할 것이라는 것이 당업자에게 명백하지 않는 한, 개시된 실시예는 나열된 청구항 중 하나 이상으로부터의 하나 이상의 제한, 요소, 절, 설명 용어 등이 동일한 기본 청구항(또는, 기타 모든 청구항)에 의존하는 다른 청구항으로 도입되는 모든 변형, 조합 및 순열을 제공한다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 설명된 모든 실시예는 적절한 경우 개시된 실시예의 모든 상이한 측면에 적용 가능하다는 것이 고려된다. 또한, 임의의 실시예 또는 측면이 적절할 때마다 하나 이상의 다른 이러한 실시예 또는 측면과 자유롭게 조합될 수 있다는 것도 고려된다. 요소가 목록으로 표시되는 경우(예를 들어, Markush 그룹 또는 유사한 형식), 요소의 각 서브 그룹이 또한 개시되고, 임의의 요소(들)가 그룹으로부터 제거될 수 있음을 이해해야 한다. 일반적으로, 개시된 실시예 또는 개시된 실시예의 측면이 특정 요소, 특징 등을 포함하는 것으로 언급되는 경우, 본 개시의 특정 실시예 또는 본 개시의 측면은 이러한 요소, 특징 등으로 구성되거나 본질적으로 구성된다. 단순화를 위해, 이러한 실시예는 모든 경우에 본 명세서에서 그렇게 많은 단어로 구체적으로 설명되지 않았다. 또한, 명세서에서 특정 배제가 언급되는지 여부에 관계없이, 본 개시의 임의의 실시예 또는 측면이 청구 범위로부터 명시적으로 배제될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 임의의 하나 이상의 활성제, 첨가제, 성분, 선택적 제제, 유기체 유형, 장애, 피험자 또는 이들의 조합은 제외될 수 있다.
여기에 제공되는 범위의 경우, 본 개시의 실시예는 엔드 포인트가 포함된 실시예, 양쪽 엔드 포인트가 모두 제외된 실시예, 및 하나의 엔드 포인트가 포함되고 다른 엔드 포인트가 제외되는 실시예를 포함한다. 달리 표시되지 않는 한 두 엔드 포인트가 모두 포함되어 있다고 가정해야 한다. 더욱이, 달리 표시되거나 당업자의 문맥 및 이해로부터 달리 명백하지 않는 한, 범위로 표현된 값은, 문맥에서 달리 명시하지 않는 한, 범위의 하한 단위의 10 분의 1까지 본 개시의 다른 실시예에서 언급된 범위 내의 임의의 특정 값 또는 하위 범위를 가정할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 일련의 수치가 여기에 언급된 경우, 본 개시는 시리즈의 임의의 두 값에 의해 정의된 임의의 중간 값 또는 범위와 유사하게 관련되고 가장 낮은 값이 최소값으로 취해질 수 있고 가장 큰 값이 최대로 취해질 수 있는 실시예를 포함한다. 본원에 사용된 수치는 백분율로 표현된 값을 포함한다. 숫자 값이 "약(about)" 또는 "대략(approximately)"으로 시작되는 임의의 구체 예는 정확한 값이 인용된 구체 예를 포함한다. 숫자 값이 "약" 또는 "대략"으로 시작되지 않는 본 개시 내용의 임의의 실시 측면에 대해, 본 개시 내용은 값이 "약" 또는 "대략"으로 시작되는 실시 측면을 포함한다. 달리 명시되지 않거나 문맥에서 달리 명백하지 않은 경우 "대략" 또는 "약"은 1 % 범위 내에 있는 숫자 또는 일부 실시 측면에서 5 % 범위 내의 또는 일부 실시 측면에서 어느 방향으로 든 수의 10 % 범위 내의 수 (보다 큼 또는 숫자보다 작음)를 포함할 수있다(해당 숫자가 허용 가능한 값의 100 %를 초과하는 경우 제외).
반대로 명확하게 표시되지 않는 한, 하나 이상의 실행을 포함하는 본 명세서에 청구된 임의의 방법에서, 방법의 행위의 순서는 반드시 방법의 행위가 인용되는 순서로 제한되지는 않지만, 본 개시는 순서가 그렇게 제한되는 실시예들을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 문맥에서 달리 지시되거나 명백하지 않는 한, 본원에 기술된 임의의 제품 또는 조성물은 "분리된" 것으로 간주될 수 있음을 또한 이해해야 한다.
본원에 사용된 용어 "포함하는(comprising)" 또는 "포함하는(include)"은 개시된 실시예에 필수적이지만 필수 여부에 관계없이 불특정 요소의 포함에 개방된 조성물, 방법 및 이들의 각각의 성분(들)과 관련하여 사용된다.
본원에서 사용되는 용어 "본질적으로 구성되는(consisting essentially of)"은 주어진 실시예에 필요한 요소를 지칭한다. 이 용어는 본 발명의 실시예의 기본적이고 신규하거나 기능적인 특성(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 추가 요소의 존재를 허용한다.
용어 "~이루어지는(consisting of)"은 본 명세서에 기술된 바와 같은 이의 조성물, 방법 및 각각의 구성 요소를 지칭하며, 이는 실시예의 그 설명에서 인용되지 않은 임의의 요소를 배제한다.
위에서 몇 가지 변형이 자세히 설명되었지만 다른 수정 또는 추가가 가능하다.
위의 설명과 청구 범위에서, "적어도 하나의(at least one of)" 또는 "하나 이상의(one or more of)"와 같은 구절은 요소 또는 특징의 결합 목록이 뒤따를 수 있다. 용어 "및/또는"은 또한 둘 이상의 요소 또는 특징의 목록에 나타날 수 있다. 사용되는 문맥과 달리 암시적으로 또는 명시적으로 모순되지 않는 한, 그러한 문구는 나열된 요소 또는 특징 중 개별적으로 또는 언급된 요소 또는 특징 중 임의의 다른 언급된 요소 또는 특징과 결합하여 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, "A와 B 중 하나 이상"이라는 문구 "A와 B 중 하나 이상" 및 "A 및/또는 B"는 각각 "A 단독, B 단독, 또는 A와 B 함께"를 의미하도록 의도된다. 세 개 이상의 항목을 포함하는 목록에도 유사한 해석이 사용된다. 예를 들어 "A, B 및 C 중 하나 이상", "A, B 및 C 중 하나 이상" 및 "A, B 및/또는 C"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께, 또는 A와 B와 C 함께"를 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 상기 및 청구 범위에서 "기반"이라는 용어의 사용은 인용되지 않은 특징 또는 요소도 허용되도록 "적어도 부분적으로 기반"을 의미하는 것으로 의도된다.
본 명세서에 설명된 주제는 원하는 구성에 따라 시스템, 장치, 방법 및/또는 물품으로 구체화될 수 있다. 전술한 설명에서 설명된 구현은 여기에서 설명된 주제와 일치하는 모든 구현을 나타내는 것은 아니다. 대신, 이들은 설명된 주제와 관련된 측면과 일치하는 몇 가지 예일뿐이다. 위에서 몇 가지 변형이 자세히 설명되었지만 다른 수정 또는 추가가 가능하다. 특히, 본 명세서에 설명된 것들에 추가하여 추가 특징 및/또는 변형이 제공될 수 있다. 예를 들어, 전술한 구현은 개시된 특징의 다양한 조합 및 하위 조합 및/또는 위에 개시된 여러 추가 특징의 조합 및 하위 조합에 관한 것일 수 있다. 또한, 첨부된 도면에 도시되고/되거나 여기에 설명된 논리 흐름은 바람직한 결과를 달성하기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적인 순서를 반드시 필요로 하지 않는다. 다른 구현은 다음 청구항의 범위 내에 있을 수 있다.

Claims (17)

  1. 광학 시스템에 있어서:
    1차 레이저 빔을 수신하고 복수의 서브 빔을 생성하도록 구성된 광학 요소의 어레이 - 상기 광학 요소의 어레이는 상기 복수의 서브 빔을 표적 조직의 복수의 초점 영역에 동시에 초점을 맞추도록 구성된 복수의 광학 요소를 포함함 -
    를 포함하고,
    상기 광학 요소의 어레이의 피치는 약 1mm 내지 약 3mm 범위이고,
    상기 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소의 개구 수는 약 0.3 내지 약 1 범위이고,
    상기 복수의 서브 빔의 제1 서브 빔은 상기 복수의 초점 영역의 제1 초점 영역에서 플라즈마를 생성하도록 구성되는
    광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소는 복수의 절단 렌즈
    를 포함하는
    광학 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소의 폭은 약 1mm 내지 약 3mm 범위 인
    광학 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 절단 렌즈는 육각형 어레이 및 직사각형 어레이 중 적어도 하나로 배열되는
    광학 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    조직과 접촉하고 상기 복수의 서브 빔을 투과시키도록 구성된 윈도우를 더 포함하는
    광학 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 서브 빔은 열적으로 플라즈마를 생성하도록 구성되는
    광학 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 서브 빔은 광학적으로 플라즈마를 생성하도록 구성되는
    광학 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소는 상기 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소 상에 측 방향 힘을 가하도록 구성된 홀더에 의해 함께 유지되는
    시스템.
  9. 방법에 있어서:
    복수의 광학 요소를 포함하는 광학 요소의 어레이에 의해, 1차 레이저 빔을 수신하는 단계;
    상기 복수의 광학 요소에 의해, 표적 조직의 복수의 초점 영역에 초점 맞춰진 복수의 서브 빔을 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광학 요소의 어레이의 피치는 약 1mm 내지 약 3mm 범위이고;
    상기 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소의 개구 수는 약 0.3 내지 약 1 범위이고; 및
    상기 복수의 서브 빔의 제1 서브 빔은 상기 복수의 초점 영역의 제1 초점 영역에서 플라즈마를 생성하도록 구성되는
    방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소는 복수의 절단 렌즈를 포함하는
    방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소의 폭은 약 1mm 내지 약 3mm 범위 인
    방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 절단 렌즈는 육각형 어레이 및 직사각형 어레이 중 적어도 하나로 배열되는
    방법.
  13. 제9항에 있어서,
    윈도우를 사용하여, 조직과 접촉하는 단계; 및
    상기 윈도우를 통해 상기 복수의 서브 빔을 투과시키는 단계
    를 더 포함하는
    방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1 서브 빔은 열적으로 플라즈마를 생성하도록 구성되는
    방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 서브 빔은 광학적으로 플라즈마를 생성하도록 구성되는
    방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소는 상기 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소 상에 측 방향 힘을 가하도록 구성된 홀더에 의해 함께 유지되는
    방법.
  17. 조직 치료 시스템에 있어서.
    1차 레이저 빔을 방출하도록 구성된 레이저 시스템;
    상기 1차 레이저 빔을 수신하고 복수의 서브 빔을 생성하도록 구성된 광학 요소의 어레이 - 상기 광학 요소의 어레이는 상기 복수의 서브 빔을 표적 조직의 복수의 초점 영역에 동시에 초점을 맞추도록 구성된 복수의 광학 요소를 포함함 -
    를 포함하고,
    상기 광학 요소의 어레이의 피치는 약 1mm 내지 약 3mm 범위이고,
    상기 복수의 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소의 개구 수는 약 0.3 내지 약 1 범위이고,
    상기 복수의 서브 빔의 제1 서브 빔은 상기 복수의 초점 영역의 제1 초점 영역에서 플라즈마를 생성하도록 구성되는
    조직 치료 시스템.
KR1020217001969A 2018-06-22 2019-06-20 조직 치료를 위한 광학 어레이 KR20210022706A (ko)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862688855P 2018-06-22 2018-06-22
US201862688913P 2018-06-22 2018-06-22
US201862688862P 2018-06-22 2018-06-22
US201862688940P 2018-06-22 2018-06-22
US62/688,855 2018-06-22
US62/688,862 2018-06-22
US62/688,913 2018-06-22
US62/688,940 2018-06-22
PCT/US2019/038200 WO2019246374A1 (en) 2018-06-22 2019-06-20 Optical array for tissue treatment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210022706A true KR20210022706A (ko) 2021-03-03

Family

ID=68981170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217001969A KR20210022706A (ko) 2018-06-22 2019-06-20 조직 치료를 위한 광학 어레이

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20190388149A1 (ko)
EP (1) EP3810006A4 (ko)
JP (1) JP2021527516A (ko)
KR (1) KR20210022706A (ko)
CN (1) CN112584787A (ko)
IL (1) IL279602A (ko)
WO (1) WO2019246374A1 (ko)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101194855B (zh) * 2000-12-28 2013-02-27 帕洛玛医疗技术有限公司 用于皮肤的emr治疗处理的方法和装置
US20050049582A1 (en) * 2001-12-12 2005-03-03 Debenedictis Leonard C. Method and apparatus for fractional photo therapy of skin
JP2005084420A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Monotech:Kk フライアイレンズの製造方法
JP2006284851A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Fuji Photo Film Co Ltd レンズホルダおよびそれを用いたレーザアレイユニット
US8523926B2 (en) * 2007-01-19 2013-09-03 Joseph Neev Devices and methods for generation of subsurface microdisruptions for biomedical applications
CN101652907A (zh) * 2007-03-29 2010-02-17 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于生成激光束的方法和设备、激光处理设备以及激光检测设备
US8041201B2 (en) * 2008-04-03 2011-10-18 Nokia Corporation Camera module having movable lens
JP5106360B2 (ja) * 2008-11-25 2012-12-26 パナソニック株式会社 レンズアレイ素子及び投写型画像表示装置
DE102011052002B4 (de) * 2011-07-20 2013-04-11 Telesto GmbH Lasertherapiesystem mit UVA- und IR-Laser-Licht zur gerichteten Erzeugung einer dermalen Kollagen-Matrix
JP2013174793A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Mitsubishi Electric Corp 光学ユニット
CN104661610B (zh) * 2012-09-20 2017-08-25 皇家飞利浦有限公司 皮肤处理方法和设备
US20160128777A1 (en) * 2013-03-13 2016-05-12 Cynosure, Inc. Controlled Photomechanical and Photothermal Treatment of Mucosal Tissue
US11129675B2 (en) * 2013-04-25 2021-09-28 Koninklijke Philips N.V. Non-invasive device for treatment of the skin using laser light
EP3030186B1 (en) * 2013-08-09 2018-10-24 The General Hospital Corporation Apparatus for treating dermal melasma
WO2016142259A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Philips Lighting Holding B.V. Optical beam shaping device and spot light using the same
WO2018119453A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 The General Hospital Corporation Method and apparatus for selective treatment of biological tissue

Also Published As

Publication number Publication date
EP3810006A1 (en) 2021-04-28
WO2019246374A1 (en) 2019-12-26
JP2021527516A (ja) 2021-10-14
CN112584787A (zh) 2021-03-30
IL279602A (en) 2021-03-01
US20190388149A1 (en) 2019-12-26
EP3810006A4 (en) 2022-05-04
WO2019246374A8 (en) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2021203339B2 (en) Method and apparatus for selective treatment of biological tissue
US11039887B2 (en) Method and apparatus for treating dermal melasma
US11278351B2 (en) Diffractive optics for EMR-based tissue treatment
KR20210022706A (ko) 조직 치료를 위한 광학 어레이
KR20230133840A (ko) 가변 펄스 레이저 빔을 치료 대상 인간의 피부에 조사하여 치료를 수행하는 미용 레이저 장치