KR101356431B1 - 지방조직의 감소를 위한 고강도 집속 초음파 생성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 RF고주파 기능을 갖춘 고강도 집속 초음파 생성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 흡입으로 시술 목표부위 즉 특정 지방층을 명확히 한 후 RF고주파의 인가와 병행하여 초음파를 집속 하여 열을 발생시킴에 따라 시술 부위에 급격한 온도 상승을 유발시키고 지방을 감소시키는 시술을 할 수 있도록 구성된 고강도 집속 초음파 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

지방조직의 감소를 위한 고강도 집속 초음파 생성 장치{HIGH INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND GENERATING DEVICE FOR DEDUCTION OF FAT TISSUE}

본 발명은 비침습적인 방법으로 피하 지방층 에만 초음파를 방출하여 특정한 지방층에 초음파를 집속하여 열을 발생시킴에 따라 시술 부위에 급격한 온도 상승을 유발시키고 이러한 온열 기능을 통해 목표한 피하 지방층을 감소시키는 고강도 집속 초음파 생성 장치에 관한 것이다.

많은 사람들이 미용에 관심을 갖기 시작하면서, 피부 미용에 대한 관심 또한 나날이 증가하고 있다. 건강한 피부에 대한 욕구는 단지 미용 분야에만 국한되지 않고 오존층의 파괴에 따라 강해지는 자외선 및 각종 공해 로 부터 피부의 건강을 지키기 위한 의료 분야의 성장에도 영향을 미치고 있다.

피부의 진피와 표피층 아래에는 지방조직층이 존재한다. 셀룰라이트는 피하지방층에서 발생하기 쉬우며, 연결된 조직의 가닥에 의해 둘러싸인 특정한 챔버 내로 피하지방이 조직화될 수 있기 때문에 이는 다른 지방층에 비해 독특한 점이다. 과도한 지방 조직은 비만, 셀룰라이트, 처진 피부 그리고 주름의 원인이 될 수 있다.

지방조직 중 대부분을 차지하는 피하지방은 얕은 지방층과 깊은 지방층으로 나뉜다. 깊은 지방은 복부 허리 둔부 및 대퇴부에서 피하막과 근막 사이에 있으며 깊은 지방구획을 이룬다. 이 깊은 지방층은 뚜렷하게 국소 지역에 축적되는 경향을 보인다. 나이가 들면서 생성된 국소적 지방 축적은 섬유질성 격벽이 얇아지고 결손으로 말미암아 그 제한된 공간내에서 부피가 커진다. 따라서 허리 아래부위에서 불거지는 경향을 보인다.

과도한 지방의 국부적 집중으로 볼록하게 피부가 팽창하고 바람직하지 않은 피부 윤곽은 지질이 풍부한 지방층을 제거함으로써 피부의 외부층의 모양이 개선될 수 있다.

피하 지방층 또는 지방 조직을 줄이는 비침습적인 방법으로 RF(Radio Frequency)고주파, 광선 등의 다양한 방법으로 피하 지질 과다 세포들의 영역에 열을 가하는 방법들이 있다.

초음파는 20 KHz 이상의 주파수를 갖는 파동을 말하는 것으로서, 의료분야에서의 환부에 대한 진단 및 치료는 물론, 피부 미용에까지 다양하게 활용된다.

특히 초음파를 고강도로 집속한 형태를 고강도 집속 초음파(High Intensity focused ultrasound)라고 하며, 이러한 고강도 집속 초음파를 생성하는 장치를 고강도 집속 초음파 생성 장치라 한다.

일반적인 고강도 집속 초음파 생성 장치는 초음파를 방출하는 트랜스듀서를 내장하되, 방출된 초음파를 특정한 한 지점(이를, "초점"이라 함)에 집속하여 열을 발생시킴에 따라 시술 부위에 급격한 온도 상승을 유발시킨다. 이러한 온열 기능을 통해 각종 환부에 부작용을 남기지 않고 목적한 의료 시술을 수행한다.

종래의 피하 지방층 또는 지방 조직을 줄이기 위한 비침습적인 방법으로 고주파, 광선 등의 다양한 방법으로 피하 지질 과다 세포들의 영역에 열을 가하는 시술을 해왔으나 실효 측면에서 보면 효과는 미미한 상황이었다.

그 원인으로는 피부표면에서 피하 지방층까지 깊이 기존의 고주파 나 광선이 도달하기 어렵고 그렇다고 깊이 도달하도록 출력을 무한정 올리기에는 피부표면에 과다한 전류 온도상승 등의 다른 악영향을 고려하지 않을 수 없었다.

본 발명의 목적은 비침습적인 방법으로 피부표면은 물론 목표부위 외에는 어떤 부작용도 없이, 피하 지방층 에만 RF고주파 그리고 고강도 집속 초음파 생성 장치에서 생성된 초음파를 방출하여 특정한 지방층에 열을 발생시킴에 따라 시술 부위에 급격한 온도 상승을 유발시키고 이러한 온열 기능을 통해 목표한 피하 지방층을 감소시키기 위한 고강도 집속 초음파 생성 장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 국한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 사상에 따르면,

내부에 빈 공간을 구비하는 소켓 형상을 갖는 프로브(Probe); 및 상기 프로브의 내측 천장과 연통되며, 표적 부위를 진공압으로 흡착시키는 진공 흡입부;를 포함하며, 상기 진공 흡입부에 의하여 상기 프로브의 내측으로 흡입된 표적 부위에 고강도 집속형 초음파를 인가하여 상기 표적 부위의 지방 조직을 분해시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

RF고주파 전압을 두 개의 전극 사이에 인가하면 RF전류가 흐르면서 열을 발생시키는데 일반적으로 표피의 전도성은 약 0.4s/m 인데 반하여 지방조직의 전도성은 약 0.04s/m 로 실제 흐르는 전류의 대부분은 표피층을 흐르게 되므로 깊은 위치에 있는 지방층의 경우는 RF고주파에 의한 지방감소의 효과는 적은 편이다. 이에 대한 보완으로 표적부위를 진공압 으로 흡착시켜 RF전극사이에 지방조직이 있도록 할 필요성이 있다.

본 발명에 의하면, 비침습적인 방법으로 피부표면은 물론 목표부위 외에는 어떤 부작용도 없이, 목표한 특정 지방층에 초음파를 집속하여 열을 발생시킴에 따라 시술 부위에 급격한 온도 상승을 유발시키고 부가적으로 RF고주파에 의한 온도상승을 병행하여 이러한 온열 기능을 통해 목표한 피하 지방층은 분해되고 분해된 지방 조직은 림프계(lymphatic system)에 의해 몸 밖으로 배출하게 된다. 피하 조직층에서 지방조직이 제거됨으로써 체중 감소, 셀룰라이트 감소, 처진 피부개선, 깊은 주름 감소 및 몸매 윤곽이 개선된다.

도 1은 기존의 고강도집속형 초음파 생성장치의 트랜스듀서에서 방사된 초음파가 집속되는 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 내부 곡면부가 비구면으로 구성된 트랜스듀서에서 초점들 과 발열부인 초점 영역(Focal Area)을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예로 평면과 비구면으로 구성된 트랜스듀서를 도시한 도면이다
도 4 는 본 발명에 의한 핸드피스(어플리케이터) 로 시술하는 모습을 보여주는 단면 구성도 이다.
도 5는 본 발명에 의한 회로(Block Diagram) 구성예 이다.
도 6은 본 발명에 의한 초음파 초점발생 깊이를 조절하기위한 트랜스듀서 상하 높이 조절장치의 일 실시예 를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 의료 분야 또는 미용 분야에서 활용 가능한 초음파 시술의 특징에 관하여 간략히 살펴보기로 한다.

첫째, 초음파는 투과 및 반사 성질을 갖는다. 이러한 성질에 따라, 인체의 특정 부위로 조사된 초음파는 해당 장기를 투과하면서 반사되는 시간 및 강도를 시각화하여 그 단면 영상을 획득하는 수단으로 활용된다.

둘째, 초음파는 수술용 칼 등에 초음파 진동을 부여하여 절삭과 같은 시술효과를 발휘하는 역학적 기능을 갖는다.

셋째, 초음파의 음압은 유체를 통과할 때, 유체 내에서 미세한 버블을 발생시킨다. 이때, 발생된 버블은 팽창과 파열됨에 따라 높은 압력 형태의 쇼크웨이브(shockwave) 형태로 구현된다. 이러한 작용은 강한 전단력(shear force)을 수반한다.

넷째, 초음파는 조직 내에 전달되어 흡수되면서 열에너지로 변환된다. 충분한 에너지를 갖는 초음파는 조직 내에 급격한 온도 상승을 일으킬 수 있는데, 이를 초음파의 열 효과라고 한다.

본 발명에서의 고강도 집속 초음파 생성 장치는, 이러한 초음파의 열 효과를 이용한 의료기기에 해당한다. 그 중에서도, 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound)는, 초음파 트랜스듀서(transducer)에서 발생된 초음파를 일정한 집속점(즉, 초점)으로 집속시켜 강도를 강화시킨 형태이다. 조직 내부로 조사된 고강도 집속 초음파는 초점에서 발생된 열 효과를 이용하여 각종 암을 온열방식으로 치료하며, 이때 인체에 상처나 부작용을 남기지 않는다. 특히 고통을 수반하지 않는 장점이 있다.

본 발명의 구성에 대하여 설명하면 제 5도에서와 같이 시술부위에 밀착되는 어플리케이터는 시술부위를 흡입할 수 있는 진공흡입장치, RF고주파를 인가 할 수 있는 고주파발생장치가 구비되며 영상초음파(43)와 초음파시술용 트랜스듀서(42)등을 조정 할 수있는 콘트롤러 그리고 유저인터페이스 조정용 모니터화면으로 구성된다.

도 1은 종래의 고강도 집속형 초음파 생성장치의 트랜스듀서에서 방사된 초음파가 집속되는 모습을 도시한 도면으로 초음파 트랜스듀서(11)의 내부곡면은 단일 반경(d)으로 구성되어 F 지점에서 초점이 형성되며 F 지점이 온도상승 된다. 형성된 초점의 크기는 대략 1.0Φ 이하이다. 트랜스듀서에서 방사된 초음파에너지의 강도(P)는 F 지점에 가까워 질수록 커진다.

도 2는 고강도 집속형 초음파 생성장치의 트랜스듀서를 비구면으로 구성한 것으로 좀더 상세히 설명하면 초음파 트랜스듀서(21)의 일부(21a)에 서 방사된 초음파는 d 거리 만큼 떨어진곳 즉 F1 지점에 초점이 형성되고 또다른 일부(21b)에서 방사된 초음파는 d' 거리 만큼 떨어진곳 즉 F2 지점에 초점이 형성되고 또다른 일부(21c)에서 방사된 초음파는 d'' 거리 만큼 떨어진곳 즉 F2 지점에 초점이 형성된다. 이렇게 내부가 다초점으로 형성된 경우는 개별 초점에서 가열되는 온도는 조금 낮아지지만 초점 영역(22, Focal Area)을 가열시키는 효과를 얻게 된다.

초점이 형성되어 온열효과가 발생하는 초점 영역은 일반적으로 피하 지방층에 해당하는 깊이로 5~30mm 정도이며 더 바람직하게는 10~20mm정도이다. 또한 Focal Area의 크기는 2~30Φ 더 바람직하게는 5~10Φ 정도이다.

도 3은 도 2의 트랜스듀서에 있어서 가운데 일부분을 평면 으로 나머지 부분은 비구면을 구비한 트랜스듀서를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 어플리케이터 의 실시예로 내부에 빈 공간을 구비하는 소켓 형상의 프로브(40)에 있어서 상기 프로브의 내부 공간은 지방감소를 위한 시술시 목표부위를 진공펌프로 흡입하고, 영상초음파(43)로 시술부위의 영상을 확인하면서 트랜스듀서(42)로 초음파 시술을 하여 도 2에서의 초점 영역에 해당하는 도 4의 F지점에 집속하게 하여 급속한 온도상승을 유발하고 이 온열효과로 지방감소의 목적을 실현하는 모습을 보여주는 절단면의 도면이다.

또한 샤프트(65)의 일 측면은 도6의 기어4와 같이 기어가공이 되어 있으며 이 기어4와 맞물리는 기어3(64), 2(63), 1(62)로 구동장치(61)에 연결되어, 구동장치의 회전에 의해 기어1(62), 2(63), 3(64)을 통하여 회전운동이 기어4에서 상하운동으로 전환된다.

기어3(64) 은 기어2(63)에 비해 보다 많은 이(齒)수 를 가지며 하나의 몸체로 고정되어 구동장치(61)에서의 회전수를 감속시키는 역할을 하며 기어3(64)의 감속된 회전운동 이 트랜스듀서가 부착된 샤프트의 기어4 를 감속된 상하운동으로 정밀한 조절이 가능하게 한다.

샤프트(65)의 다른 일측면 에는 일체형 또는 별개로 구성된 영상초음파(23)와 초음파시술용 트랜스듀서(42)가 구비되어 초점 깊이 조절용 이송장치(60)의 회전에 의해 상하로 이동하며 피하지방(50)의 용해/분해를 위한 초점 영역의 깊이를 조절하게 한다.

초점 깊이 조절용 이송장치(60)의 회전에 의한 상하 깊이 가변범위는 5~30mm 정도이며 더 바람직하게는 10~20mm정도이다.

영상초음파(43)와 초음파시술용 트랜스듀서(42)는 카트리지(41) 내부에 수납되며 영상초음파(23)와 초음파시술용 트랜스듀서(42)에서 방사되는 초음파가 손실이 없도록 물 과 같은 초음파 손실계수가 낮은 매질(44)이 내장되며 방사되는 부분은 윈도우(45, window)로 구성된다.

피하지방(50)의 용해/분해를 위한 초점 영역에 RF고주파를 이용한 효과적인 온열효과를 얻는 방법에 대하여 상세히 설명하면

RF전류가 흐르면서 열을 발생시키는데 일반적으로 표피의 전도성은 약 0.4s/m 인데 반하여 지방조직의 전도성은 약 0.04s/m 로 실제 흐르는 전류의 대부분은 표피층을 흐르게 되므로 깊은 위치에 있는 지방층의 경우는 RF고주파에 의한 지방감소의 효과는 적은 편이나, 이에 대한 보완으로 표적부위를 진공압 으로 흡착시키면 RF전극사이에 지방조직이 있도록 하여 전극간 거리가 표피를 통하여 흐르는 것 보다 더 가까워져서 효과적으로 지방감소를 시킬 수 있는 방법이다.

본 발명에서는 어플리케이터 내부에 빈 공간을 구비하는 소켓 형상의 프로브(40)에 있어서 상기 프로브의 내부 공간에 지방감소를 위한 시술 목표부위 초점 영역을 진공펌프로 흡입하고 피부와 밀착되는 어플리케이터의 부분에 두개 또는 다수개의 RF전극을 구비하여 RF고주파를 인가하여 시술목표부위의 지질이 풍부한 지방조직에 온열을 가하여 지방을 감소시키는 기능을 부가하였다.

본 발명은 시술시 목표부위를 진공펌프로 흡입하고, 영상초음파(43)로 시술부위의 영상을 확인하면서 트랜스듀서(42)로 초음파 시술을 하여 고강도 집속초음파를 F지점에 집속하게 한다. 이때 트랜스듀서의 내부 곡면을 초점이 커지도록 비구면 으로 하여 도 2에서와 같이 초점 영역에 온열효과로 지방감소의 목적을 실현하는 것으로 초음파 이외에도 부가적으로 진공펌프로 흡입하고 RF고주파에 의한 온열효과로, 효과적으로 피하 지방층을 감소시킬 수 있는 방법이다. 본 발명에서는 초음파와 병행하여 RF고주파를 함께 조사 할 수 있으며, 초음파 또는 RF고주파 만 으로도 따로 작동하여 지방감소를 시킬 수 있다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11: 단일반경(R)을 갖는 초음파 트랜스듀서
21: 복합반경(R) 즉 비구면 내경을 갖는 초음파 트랜스듀서
22: 초점 영역
40: 본 발명에 의한 어플리케이터(Applicator)
41: 카트리지 42: 초음파 시술용 트랜스듀서
43: 영상초음파 44: 초음파 손실이 적은 매질
45: 윈도우 46: 슬라이드 부쉬 (Slide Bush )
47a, 47b : RF고주파 전극 48: 표피
49: 진피 50: 피하지방
55: 초음파(영상/시술용)발생장치 56: RF고주파 발생장치
57: 진공흡입장치 58: 콘트롤러
59: 모니터 60: 초점 깊이 조절용 이송장치
61: 구동장치 62: 기어 1
63: 기어 2 64: 기어 3
65: 일측면에 트랜스듀서가 고정되고, 타 측면에 상하 이송용 기어4 가 가공 처리된 샤프트

Claims (8)

1. 프로브;
   영상초음파와 고강도 집속 초음파를 시술부위의 설정된 지방층에 조사하는 초음파 트랜스듀서;
   상기 초음파 트랜스듀서를 구동 제어하는 콘트롤러;를 포함하며,
   상기 초음파 트랜스듀서는 내부에 비구면을 구비하여 복수의 초점으로 이루어진 초점 영역(Focal Area)을 갖는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 트랜스듀서는 5~10Φ 면적의 초점 영역을 갖는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 트랜스듀서는 피부 표면으로부터 10~20mm 깊이 내에서 상하이동이 가능하여 초점 영역 조절이 가능한 고강도 집속 초음파 생성 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 트랜스듀서는
   상기 영상초음파와 고강도 집속 초음파가 조사되는 부위가 일체형으로 구성되는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 트랜스듀서는
   상기 영상초음파와 고강도 집속 초음파가 조사되는 부위가 분리형으로 분할 구획된 고강도 집속 초음파 생성 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로브의 단부에 구비되어 RF고주파를 상기 고강도 집속 초음파와 동일 지점에 조사하는 RF고주파 전극을 더 포함하며
   상기 RF고주파 전극은 상기 콘트롤러에 의해 상기 고강도 집속 초음파와 동시 또는 개별적으로 작동이 가능한 고강도 집속 초음파 생성 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상초음파를 이용하여 시술부위를 영상 출력하는 모니터를 더 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로브를 시술부위에 흡착시키는 진공흡입부를 더 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.

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