KR101952588B1

KR101952588B1 - 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지

Info

Publication number: KR101952588B1
Application number: KR1020180099015A
Authority: KR
Inventors: 최두원
Original assignee: 주식회사 이오브이울트라소닉스
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2019-02-27

Abstract

본 발명은 고강도 집속 초음파를 이용한 피부 또는 비만 케어 장치에 착탈 가능하게 장착되어 사용되는 초음파 변환기 카트리지에 대한 것이다. 본 발명에 따른 카트리지는 다수 개의 세라믹 부재들에 의해서 형성되는 초점들이 서로 소정 간격으로 이격되어 동일 평면상에 위치하므로 한꺼번에 넓은 면적의 피부를 관리할 수 있다는 장점을 갖는다.

Description

피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지{Transducer cartridge capable of focusing high intensity ultrasound simultaneously at multiple points in the skin}

본 발명은 고강도 집속 초음파(HIFU)를 이용한 피부 또는 비만 케어 장치에 착탈 가능하게 장착되어 사용되는 초음파 변환기 카트리지에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는 다수 개의 세라믹 부재들에 의해서 형성되는 초점들이 서로 소정 간격으로 이격되되 동일 평면상에 위치하므로 한꺼번에 넓은 면적의 피부를 관리할 수 있는, 변환기 카트리지에 대한 것이다.

일반적으로, 고강도 집속 초음파(high intensity focused ultrasound)는 초음파를 한 곳(초점)에 모이도록 하여 고열이 발생되도록 한 것으로서, 의료용, 피부 또는 비만 관리용 등으로 사용되고 있다.

구체적으로, 도 1에 나타난 바와 같이, 초음파 트랜스듀서는 오목 렌즈 형상의 세라믹 부재(40)에서 발생된 초음파가 초점(f)에 집속되도록 하여 고열을 발생시키는데, 이 열을 이용하여 병변 조직을 제거하거나 피부 리프팅 및 콜라겐 재생 효과를 발생시킨다.

그런데, 상기 초음파 트랜스듀서는 하나의 초점만을 가지므로, 넓은 면적의 피부를 관리할 필요가 있는 경우에 시간이 많이 걸린다는 문제점이 있다.

한편, 케이스(1)의 하단은 직각으로 벤딩된 구조를 갖고, 이 벤딩된 부분(3)에 세라믹 부재(40)의 테두리가 거치된 후 접착제(5)로 결합된다.

그런데, 이 벤딩된 부분(3)은 일부 초음파의 진행 경로상에 위치하므로 초음파를 가로 막는다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0101965호 (2015. 9. 4. 공개)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 하나의 카트리지에 다수 개의 세라믹 부재들이 설치되고, 다수 개의 세라믹 부재들에 의해서 형성되는 초점들이 소정 간격으로 서로 이격되되 동일 평면상에 위치하므로, 한꺼번에 넓은 면적의 피부를 관리할 수 있는 변환기 카트리지를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 세라믹 부재가 초음파의 진행 경로를 막지 않도록 케이스에 결합될 수 있는 변환기 카트리지를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 변환기 카트리지(100)는 고강도 집속 초음파를 이용한 피부 또는 비만 케어 장치(200)에 착탈 가능하게 장착되어 사용된다.

변환기 카트리지(100)는, 오목한 아랫면(31)을 가진 내부 케이스(30); 내부 케이스(30)를 둘러싸는 외부 케이스(10); 및, 장치(200)와 전기적으로 연결하기 위한 접속부(50)를 포함할 수 있다.

상기 아랫면(31)에는 다수 개의 세라믹 부재(40)가 서로 이격되도록 설치되고, 세라믹 부재(40)는 소정 곡률 반경(R)을 가지며 고강도 집속 초음파를 발생시킨다. 각각의 세라믹 부재(40)에서 발생된 초음파는 서로 이격된 곳에 초점(f)을 형성한다.

접속부(50)는 내부 케이스(30)에 설치되되, 외부 케이스(10)의 바깥으로 연장된다. 접속부(50)는 장치(200)에 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 세라믹 부재(40)를 작동시키는 전기 신호는 접속부(50)를 통해서 전달된다.

본 발명에 따른 변환기 카트리지(100)는 메모리 칩을 더 포함할 수 있다. 메모리 칩은 초음파를 조사(照射)한 횟수, 카트리지의 일련 번호와 제조 일자, 사용 가능한 초음파의 주파수 범위 중 적어도 어느 하나에 관한 데이터를 저장하고, 이 데이터를 장치(200)에 제공할 수 있다.

상기 곡률 반경(R)은 15mm ~ 25mm이고, 이웃하는 초점(f)의 이격 거리(D)는 5mm ~ 10mm인 것이 바람직하다.

복수 개의 초점(f)은 외부 케이스(10)와 평행한, 실질적으로 동일 평면상에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 아랫면(31)에는 다수 개의 홈(33)이 형성되고, 홈(33)의 둘레에는 계단턱이 형성되며, 계단턱에는 소정 간격으로 다수 개의 돌기(37)가 형성되는 것이 바람직하다. 돌기(37)의 폭(w1)은 계단턱의 수평 부분(34)의 폭(w2) 보다 좁으며, 세라믹 부재(40)가 수평 부분(34)에 의해 지지되도록 설치되되 돌기(37)에 의해서 세라믹 부재(40)의 위치가 고정될 수 있다.

세라믹 부재(40)를 계단턱에 결합시키기 위해서 접착제가 계단턱에 도포될 수도 있다.

아랫면(31)에서, 중앙 부분의 경사 보다 가장 자리의 경사가 급한 것이 바람직하다.

외부 케이스(10)의 아랫면 중 초음파가 통과하는 부분은 필름(11)으로 이루어질 수 있다. 외부 케이스(10)와 내부 케이스(30)의 사이에는 물이 채워지며, 외부 케이스(10)에는 물 주입구(12)와 물 배출구(13)가 구비될 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 하나의 카트리지에 다수 개의 세라믹 부재들이 설치되고, 다수 개의 세라믹 부재들에 의해서 형성되는 초점들이 소정 간격으로 서로 이격되되 동일 평면상에 위치하므로 한꺼번에 넓은 면적의 피부를 관리할 수 있다.

둘째, 세라믹 부재가 초음파의 진행 경로를 막지 않도록 내부 케이스에 설치될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 초음파 트랜스듀서의 세라믹 부재와 케이스 및, 그 초점을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변환기 카트리지를 보여주는 사시도.
도 3은 도 2의 변환기 카트리지를 포함하는, 피부 또는 비만 케어 장치의 주요 구성을 보여주는 도면.
도 4는 도 2의 변환기 카트리지가 피부에 사용되는 것을 보여주는 단면도.
도 5는 내부 케이스 및 세라믹 부재들을 보여주는 사시도.
도 6은 다수 개의 세라믹 부재들에 의해 형성된 초점들을 보여주는 평면도.
도 7은 세라믹 부재가 홈에 설치된 구조를 보여주는 평면도.
도 8은 도 7의 A-A' 단면도.
도 9는 도 7의 B-B' 단면도.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변환기 카트리지를 보여주는 사시도이고, 도 3은 상기 변환기 카트리지를 포함하는 피부 또는 비만 케어 장치의 주요 구성을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 4는 변환기 카트리지가 피부에 대해 사용되는 것을 보여주는 단면도이다.

본 발명에 따른 변환기 카트리지(100)는 고강도 집속 초음파(HIFU)를 이용한, 피부 또는 비만 케어 장치(200)에 착탈 가능하게 장착되어 사용된다. 여러 종류의 변환기 카트리지(100) 중에서 초점 거리(R)와 초점 위치 등을 고려하여 적합한 것을 장치(200)에 장착하여 사용할 수 있고, 사용 수명을 다한 카트리지(100)를 제거하고 새 카트리지(100)를 장착하여 사용할 수 있다.

상기 장치(200)는 사용자가 선택한 초음파를 발생시키기 위한 고주파 전류를 변환기 카트리지(100)에 공급하기 위한 것으로서, 그 구조는 이미 공지되어 있다. 상기 장치(200)는 중앙 처리 장치(CPU)와, 제어부와, 데이터 저장부(도면에 미도시) 및, 초음파 구동부 등을 포함할 수 있다.

변환기 카트리지(100)는 외부 케이스(10)와, 외부 케이스(10)의 내부에 설치된 내부 케이스(30)와, 내부 케이스(30)에서 돌출되도록 설치된 접속부(50) 및, 내부 케이스(30)에 설치된 다수 개의 세라믹 부재(40)를 포함한다.

외부 케이스(10)는 대략 낮은 높이의 원기둥 형상을 갖고 그 내부 공간에는 내부 케이스(30)가 설치되고 물이 채워진다. 외부 케이스(10)는 접속부(50)가 관통하는 관통부(15)와, 물을 주입하기 위한 물 주입구(12)와, 물을 배출하기 위한 물 배출구(13) 및, 필름(11)을 포함한다. 물 주입구(12)와 물 배출구(13)에는 마개(14)가 설치된다.

외부 케이스(10)의 아랫면 중 초음파가 통과하는 부분은 필름(11)으로 이루어진다. 그리고, 필름(11)과 물은 세라믹 부재(40)에서 발생된 초음파가 피부까지 잘 전달되도록 한다.

내부 케이스(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 대략 낮은 높이의 원기둥 형상을 갖되, 오목한 아랫면(31)과 평평한 윗면을 갖는다. 아랫면(31)에는 다수 개의 홈(33)이 형성되고, 각각의 홈(33)에는 세라믹 부재(40)가 설치된다.

도 4 ~ 5에 도시된 바와 같이, 아랫면(31)은 중앙 부분(F1)의 경사 보다 가장자리(F2)의 경사가 급한 것이 바람직한데, 이것은 초점(f)들이 수평 방향으로 서로 이격되도록 형성되기 때문이다. 즉, 아랫면(31)이 완전한 반구(半球)가 되면 초점(f)들이 수평 방향으로 서로 이격되도록 하기가 어렵기 때문에, 아랫면(31)의 가장자리(F2)의 경사가 중앙 부분(F1)의 경사 보다 급하게 되는 것이 바람직하다.

내부 케이스(30)의 윗면에는 접속부(50)가 설치된다. 접속부(50)는 관통부(15)를 관통하여 바깥쪽으로 연장된다. 그리고, 접속부(50)는 장치(200)의 접속홈(도면에 미도시)에 삽입되어 장치(200)와 전기적으로 연결된다.

접속부(50)에는 전기신호 단자(51)와 메모리칩 단자(53)가 구비된다. 전기신호 단자(51)는 초음파 구동부로부터 전달되는 전기 신호(고주파 전류)를 세라믹 부재(40)에 전달하기 위한 것이고, 메모리칩 단자(53)는 메모리칩에 저장된 각종 데이터를 제어부에 전달하고 제어부로부터 데이터를 전달받기 위한 것이다. 메모리칩에 저장된 각종 데이터는 제어부를 통해서 CPU(중앙처리장치)에 전달되고, CPU는 이를 디스플레이 유닛(도면에 미도시)에 표시하며, 사용자는 디스플레이 유닛에 표시된 데이터를 참조하여 적정한 주파수, 카트리지 교체 여부 등을 판단할 수 있다.

세라믹 부재(40)는, 도 7 ~ 9에 나타난 바와 같이, 원형의 오목 렌즈 형상을 갖는다. 세라믹 부재(40)는 초음파 구동부로부터 전달된 전기 신호(고주파 전류)에 의해서 초음파를 발생시킨다. 세라믹 부재(40)의 구조, 재질 및, 제조 방법 등은 이미 공지된 것이므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

세라믹 부재(40)는 소정의 곡률 반경(R)을 갖는다. 그리고, 세라믹 부재(40)에 의해서 발생된 초음파는 초점(f)을 형성하는데, 서로 이웃하는 초점(f)은 소정 간격(D)으로 이격된다.

바람직하게, 상기 초점(f)들은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하되, 상기 평면은 외부 케이스(10)의 아랫면에 평행하다. 여기에서, '실질적으로 동일한 평면'은 초점(f)들의 위치가 수학적으로 동일 평면상에 위치하는 것을 의미할 뿐만 아니라 초점(f)들의 수직 높이 차이가 어느 정도 있는 경우도 포함하는 의미로서 이해되어야 한다.

그리고, 이러한 초점(f)들의 배치는 초점들이 수직 방향으로 서로 다른 깊이에 형성되는 경우 보다 한꺼번에 넓은 면적을 커버할 수 있으므로 피부 미용 관리 또는 비만 관리에 효과적이다. 하지만, 이러한 효과의 차이가 초점(f)들의 수직 방향 배치를 본 발명의 권리범위에서 제외한다는 의미는 아니다.

한편, 세라믹 부재(40)를 상이한 초점 거리(R, 곡률 반경)를 가진 것으로 교체하면 초점 위치와 깊이를 변경할 수 있다. 그리고, 도면에는 7개의 세라믹 부재(40)에 의해 7개의 초점(f)이 형성된 것으로 도시되었으나, 세라믹 부재(40)의 개수는 필요에 따라 증감될 수 있다.

바람직하게, 세라믹 부재(40)들은 다수 개의 초점(f)들이 등간격으로 위치하도록 배치된다. 도 6은 피부 속에 형성된 초점 위치의 일 예를 보여주고 있는데, 이와 같이 다수 개의 초점(f)들이 등간격으로 위치되도록 세라믹 부재(40)들이 배치되는 것이 바람직하고, 이를 위해서는 내부 케이스(30)의 아랫면(31)이 오목한 것이 바람직하다.

본 출원인은, 오랜 경험과 연구를 통하여, 피부 미용 관리 또는 비만 관리시 상기 곡률 반경(R)은 15mm ~ 25mm인 것이 바람직하고 이웃하는 초점(f) 사이의 거리(D)는 5mm ~ 10mm인 것이 바람직하다는 것을 알게 되었다. 곡률 반경(R)이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 초점의 위치가 너무 얕거나 깊게 되어 피부 관리 또는 비만 관리에 적합하지 않게 될 수 있다. 그리고, 이격 거리(D)가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 초점이 지나치게 밀집되거나 지나치게 이격되어 효과가 떨어지는 문제점이 생길 수 있다.

한편, 도 7은 홈(33)에 설치된 세라믹 부재(40)를 보여주는 평면도이고, 도 8은 도 7의 A-A' 단면을 보여주는 도면이며, 도 9는 도 7의 B-B' 단면을 보여주는 도면이다.

상술한 바와 같이, 홈(33)은 내부 케이스(30)의 아랫면(31)에 형성된다. 홈(33)의 둘레에는 계단턱이 형성되고, 계단턱에는 소정 간격 예를 들어, 홈(33)의 중심을 중심으로 90° 간격으로 돌기(37)가 형성된다.

돌기(37)의 폭(w1)은 계단턱의 수평 부분(34)의 폭(w2) 보다 좁으며, 이에 따라 돌기(37)의 앞쪽에는 수평 부분(34)이 존재하고, 이 수평 부분(34)에 세라믹 부재(40)가 설치되면 돌기(37)에 의해서 세라믹 부재(40)의 위치가 고정된다. 그리고, 이와 같이 세라믹 부재(40)가 돌기(37)에 의해서 그 위치가 고정된 상태에서 접착제(도면에 미도시)가 계단턱에 연속적으로 또는 계단턱의 특정 지점에 도포됨으로써 세라믹 부재(40)가 계단턱에 결합될 수 있다.

이라한 구조는 세라믹 부재(40)로부터 발생된 초음파의 진행 경로를 막지 않으므로, 기존의 구조(도 1)와 비교하여, 초음파 집속에 효율적이다.

그러면, 본 발명에 따른 변환기 카트리지(100)의 작동 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 원하는 주파수를 발생시킬 수 있는 변환기 카트리지(100)를 선택하고, 이 변환기 카트리지(100)의 접속부(50)를 장치(200)의 접속홈에 삽입한다. 변환기 카트리지(100)와 장치(200)가 연결되면, 메모리 칩에 저장된 각종 데이터 예를 들어, 카트리지의 제조 일자와 일련 번호, 적합한 주파수 범위, 초음파 조사(照射) 횟수 등이 디스플레이 유닛(도면에 미도시)에 표시된다.

이어서, 사용자가 필름(11)을 피부에 밀착시킨 후, 초음파를 인가한다. 사용자가 버튼(도면에 미도시)을 누르면 제어부는 교류 전류를 초음파 구동부에 공급하고 초음파 구동부는 교류 전류를 고주파 전류로 변환시킨 후 세라믹 부재(40)에 전달한다.

세라믹 부재(40)는 고주파 전류를 초음파로 변환시켜서 피부에 조사(照射)한다. 세라믹 부재(40)에서 발생된 초음파는 피부 속의 초점(f)에서 고열을 발생시켜 지방을 태워 없애거나 콜라겐 형성 촉진 등의 작용을 한다. 다수 개의 세라믹 부재(40)에서 발생된 초음파는 다수 개의 초점(f)을 형성한다. 상기 초점(f)은 이웃하는 초점(f)과 소정 거리(D)만큼 이격되고 외부 케이스(10)의 아랫면과 평행한 동일 평면상에 위치하므로 한꺼번에 넓은 면적을 커버할 수 있다.

1 : 케이스 5 : 접착제
3 : 케이스 하단에서 직각으로 벤딩된 부분
10 : 외부 케이스 11 : 필름
12 : 물 주입구 13 : 물 배출구
14 : 마개 15 : 관통부
30 : 내부 케이스 31 : 내부 케이스의 아랫면
33 : 홈 34 : 계단턱의 수평 부분
37 : 돌기 40 : 세라믹 부재
50 : 접속부 51 : 전기신호 단자
53 : 메모리칩 단자 100 : 변환기 카트리지
200 : 고강도 집속 초음파를 이용한 피부 또는 비만 케어 장치
f : 초점 D : 이웃하는 초점 사이의 거리
R : 세라믹 부재의 초점 거리(곡률 반경)
w1 : 돌기의 폭 w2 : 수평 부분(34)의 폭

Claims

고강도 집속 초음파를 이용한 피부 또는 비만 케어 장치(200)에 착탈 가능하게 장착되어 사용되는 변환기 카트리지이고,
오목한 아랫면(31)을 가진 내부 케이스(30); 및,
내부 케이스(30)를 둘러싸는 외부 케이스(10);를 포함하고,
상기 아랫면(31)에는 다수 개의 세라믹 부재(40)가 서로 이격되도록 설치되며,
세라믹 부재(40)는 소정 곡률 반경(R)을 갖고 고강도 집속 초음파를 발생시키며,
각각의 세라믹 부재(40)에서 발생된 초음파는 서로 이격된 곳에 초점(f)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.
제1항에 있어서,
내부 케이스(30)에 설치되되 외부 케이스(10)의 바깥으로 연장되도록 형성된 접속부(50)를 포함하고,
접속부(50)는 장치(200)에 착탈 가능하게 설치되어 장치(200)와 전기적으로 연결되며,
세라믹 부재(40)를 작동시키는 전기 신호가 접속부(50)를 통해서 전달되는 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.
제1항에 있어서,
메모리 칩을 더 포함하고,
메모리 칩은 초음파를 조사(照射)한 횟수, 카트리지의 일련 번호와 제조 일자, 사용 가능한 초음파의 주파수 범위 중 적어도 어느 하나에 관한 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 곡률 반경(R)은 15mm ~ 25mm이고, 이웃하는 초점(f)의 이격 거리(D)는 5mm ~ 10mm인 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.
제4항에 있어서,
복수 개의 초점(f)이 외부 케이스(10)와 평행한, 동일 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아랫면(31)에는 다수 개의 홈(33)이 형성되고, 홈(33)의 둘레에는 계단턱이 형성되며, 계단턱에는 소정 간격으로 다수 개의 돌기(37)가 형성되고,
돌기(37)의 폭(w1)은 계단턱의 수평 부분(34)의 폭(w2) 보다 좁으며,
세라믹 부재(40)가 수평 부분(34)에 설치되되 돌기(37)에 의해서 세라믹 부재(40)의 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.
제6항에 있어서,
세라믹 부재(40)를 계단턱에 결합시키기 위해서 접착제가 계단턱에 도포되는 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.
제6항에 있어서,
외부 케이스(10)의 아랫면 중 초음파가 통과하는 부분은 필름(11)으로 이루어지고,
외부 케이스(10)와 내부 케이스(30)의 사이에는 물이 채워지며,
외부 케이스(10)에는 물 주입구(12)와 물 배출구(13)가 구비된 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
아랫면(31)에서 중앙 부분의 경사 보다 가장 자리의 경사가 급한 것을 특징으로 하는, 피부의 여러 지점에 동시에 고강도 초음파 집속이 가능한 변환기 카트리지.