KR102525134B1 - 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외관을 형성하고, 전원공급부를 구비하는 본체부; 상기 본체부의 단부에 원형의 전극을 포함하도록 형성되고, 상기 원형의 전극은 고주파 에너지가 인가되는 전극과 초음파 에너지가 인가되는 진동자가 단일 전극으로 구성되며, 상기 고주파 에너지와 상기 초음파 에너지를 상기 원형의 전극을 통하여 환부에 인가하는 전극부; 상기 본체부에 형성되어 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 감지하는 고주파 출력 감지부; 및 상기 본체부에 형성되어 상기 감지된 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류의 임피던스 변화를 기초로 해당 출력 전압 및 출력 전류 신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 제어하는 고주파 출력 제어부를 포함하는 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기에 관한 것으로, 멀티 전극형 고주파 에너지와 초음파 에너지 두가지를 동시에 피부로 전달하고, 고주파 전압과 전류를 일정 범위 이상으로 높아지지 않도록 제어함으로써, 화상 및 피부 트러블이 발생하지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 멀티 전극형 고주파 에너지와 초음파 에너지 두가지를 동시에 피부로 전달하기 위한 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기에 관한 것이다.
고주파 치료장치는 고주파전력을 인체에 인가하여 고주파전력을 생체에너지로 전환하고, 이러한 생체에너지를 이용하여 발생된 심부열을 통하여 지방대사와 근육운동을 촉진시킴으로써 비만치료나 근육강화, 피부관리, 모발 촉진 또는 통증완화 등에 사용되는 의료용 기기이다.
고주파전력이 인체 내에 통전되면 전류의 방향이 바뀔 때마다 조직을 구성하는 분자들이 진동하면서 서로 마찰하게 되며 그 결과 해당 신체조직에서 열이 발생하는데 이를 심부발열 또는 심부열이라 한다.
고주파전력의 전류는 다른 형태의 전류와 달리 감각신경이나 운동신경을 자극하지 않고 근육 수축을 일으키지 않으면서도 해당 신체조직 내의 특정부위를 가열할 수 있다.
그리고, 생체 열에너지로 변환된 고주파 에너지는 해당 신체조직의 온도를 상승시켜 세포의 기능을 증진시키고 동맥 및 모세혈관 확장을 통해 혈류량을 증가시킴으로써 혈액 및 림프액의 순환을 촉진시키며 신진대사를 증진시키게 된다.
따라서, 이러한 고주파 에너지를 이용한 고주파 온열치료장치가 근래 다수 개발되어지고 있다.
그러나, 종래의 고주파 온열치료장치는 고주파(RF) 단독으로 진피층에 적정온도의 열을 유도하기 위해 강한 전류를 흘려줌으로써 통증을 유발하고 표피층에 부작용을 일으키는 문제점이 있다.
또한, 니들을 이용하여 진피층에 직접 고주파를 인가하는 것이 직접적으로 효과가 높으나 시술시 과도한 출혈과 심한 통증을 유발하고 회복시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 고주파 에너지에만 의존하여 피부치료를 수행하는 바, 피부재생 회복 효율이 높지 않은 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 멀티 전극형 고주파 에너지와 초음파 에너지 두가지를 동시에 피부로 전달하고, 고주파 전압과 전류를 일정 범위 이상으로 높아지지 않도록 제어할 수 있는 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기는 외관을 형성하고, 전원공급부를 구비하는 본체부; 상기 본체부의 단부에 원형의 전극을 포함하도록 형성되고, 상기 원형의 전극은 고주파 에너지가 인가되는 전극과 초음파 에너지가 인가되는 진동자가 단일 전극으로 구성되며, 상기 고주파 에너지와 상기 초음파 에너지를 상기 원형의 전극을 통하여 환부에 인가하는 전극부; 상기 본체부에 형성되어 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 감지하는 고주파 출력 감지부; 및 상기 본체부에 형성되어 상기 감지된 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류의 임피던스 변화를 기초로 해당 출력 전압 및 출력 전류 신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 제어하는 고주파 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고주파 출력 감지부는 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류에서 마이크로 시간 단위의 임피던스 변화량을 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 고주파 출력 감지부는 알람 신호 발생부에 연결되고, 상기 알람 신호 발생부는 상기 감지된 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류의 임피던스 변화가 미리 설정된 신호 변환 속도를 초과하는 경우 외부로 알람 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 미리 설정된 신호 변환 속도는 100us이내인 것을 특징으로 한다.
상기 고주파 출력 감지부는 상기 고주파 에너지의 출력 전압이 입력되는 RF 전압 입력부; 상기 고주파 에너지의 출력 전류가 입력되는 RF 전류 입력부; 및 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 각각 DC 출력으로 전환하는 제1 및 제2 정류부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기는 상기 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 고주파 출력 제어부는 상기 제1 정류부로부터 전환된 출력 전압이 입력되는 RF 전압 신호 입력부; 상기 RF 전압 신호 입력부에 입력된 신호의 노이즈를 제거하는 제1 LNF; 상기 제1 LNF의 출력신호를 상기 마이크로 컨트롤러에 전달하는 RF 전압 지시부; 상기 제1 LNF의 출력신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 제1 LNF의 출력신호를 증폭시키는 RF 전압 증폭부; 상기 제2 정류부로부터 전환된 출력 전류가 입력되는 RF 전류 신호 입력부; 상기 RF 전류 신호 입력부에 입력된 신호의 노이즈를 제거하는 제2 LNF; 상기 제2 LNF의 출력신호를 상기 마이크로 컨트롤러에 전달하는 RF 전류 지시부; 및 상기 제2 LNF의 출력신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 제2 LNF의 출력신호를 증폭시키는 RF 전류 증폭부;를 포함하며, 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 RF 전압 지시부 및 RF 전류 지시부로부터 수신된 신호를 기초로 상기 알람 신호 발생부의 동작을 제어하고, 상기 RF 전압 증폭부 및 RF 전류 증폭부로부터 증폭된 RF 전압 및 RF 전류를 기초로 고주파 출력 전압 및 출력 전류 신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 전원 공급부의 전원 공급을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기는 멀티 전극형 고주파 에너지와 초음파 에너지 두가지를 동시에 피부로 전달하고, 고주파 전압과 전류를 일정 범위 이상으로 높아지지 않도록 제어함으로써, 화상 및 피부 트러블이 발생하지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 화상 및 피부 트러블이 발생하지 않도록 마이크로 시간대역으로 고주파 전압 및 전류 출력을 빠르게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 전극부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 고주파 출력 감지부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 고주파 출력 제어부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 아크 발생 방지를 위한 신호 변환 속도를 제한하는 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
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도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 고주파 출력 제어부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 아크 발생 방지를 위한 신호 변환 속도를 제한하는 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 외관을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 전극부를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 고주파 출력 감지부를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 고주파 출력 제어부를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 아크 발생 방지를 위한 신호 변환 속도를 제한하는 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기는 멀티 전극형 고주파 에너지와 초음파 에너지 두가지를 동시에 피부로 전달하기 위한 치료 장치에 관한 것으로, 고주파 및 초음파를 동시에 출력하고, 고주파 전극의 형상은 원형이며, 피부에 접촉된 전극이 일정 범위 이상 높아지지 않도록 임피던스 변화에 따른 출력 제어 회로를 통해 RF 전압 및 전류를 제어하여 화상 및 피부 트러블을 예방하는 장치이다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기는 본체부(100)와, 본체부(100)의 단부에 형성된 전극부(200)와, 본체부(100) 내부에 구비되나 PCB(300)(Printed Circuit Board)를 포함한다. 상기 PCB(300)에는 고주파 출력 감지부(310), 고주파 출력 제어부(320) 및 마이크로 컨트롤러(330)가 구비된다.
상기 본체부(100)는 외관을 형성하고, 고주파 출력부(미도시)가 설치되는 부분으로, 전원공급부(미도시)를 구비한다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 본체부(100)의 외면에는 치료장치의 시술을 위한 다양한 조작이 가능한 인터페이스가 구비되며, 시술 설정값, 시술 과정, 고주파 및 초음파 출력상태 등을 다양한 정보가 출력되는 디스플레이 장치가 구비될 수 있다. 이러한 본체부(100)는 사용자가 차지한 후 환부에 시술하기 용이하도록 핸드피스 형태로 구성될 수 있으나, 구현 형상이 한정되는 것은 아니다.
상기 전극부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 본체부(100)의 단부에 원형의 전극을 포함하도록 형성되고, 본체부(100) 내부의 고주파 출력부에서 발생되는 고주파 에너지와 고주파 에너지를 인가받아 진동하여 발생되는 초음파 에너지를 원형의 전극을 통하여 환부에 인가하는 장치이다. 본 발명에서의 전극부(200)는 초음파 및 고주파를 별도로 출력하는 기존 제품과는 다르게 전극을 원형으로 설계하여 고주파와 초음파를 동시에 출력하게 됨과 동시에, 출력 방향을 360도 전방향으로 일정하게 향하게 하여 보다 효율적으로 초음파 및 고주파를 인가할 수 있다.
상기 원형의 전극은 고주파 전력이 인가되는 전극과 초음파가 인가되는 진동자가 단일전극으로 구성될 수 있다.
한편, 일반적인 고주파 신호 출력원은 대단히 미약한 신호를 발생시키므로 고주파 출력부는 고주파 신호 출력원의 신호를 증폭하여 공급하도록 설계된된다.
구체적으로, 상기 고주파 출력부(미도시)는 신호 발생기(미도시), 구동 증폭기(미도시)(RF Drive amplifier) 및 출력 증폭기(미도시)(RF High power amplifier)로 구성된다.
먼저, 상기 신호 발생기는 고주파 RF 신호를 발생시키는 출력원으로서 동작하며, 비교적 미약한 RF 신호를 출력한다.
다음으로, 상기 구동 증폭기는 신호 발생기에서 출력하는 RF 신호의 레벨을 일정 수준으로 증폭하는 기능을 한다. 여기서, 구동 증폭기로 개별형의 MESFET, MOSFET, GaAsFET 트랜지스터 혹은 집적형의 파워 OP 앰프와 같은 소자가 사용될 수 있다. 구동 증폭기의 증폭 이득은 후단의 출력 증폭기가 입출력 범위에서 제어되도록 하는 오프셋 전력의 값에 따라 조절될 수 있다. 구동 증폭기의 후단에 위치한 출력 증폭기는 실제 출력되는 RF 신호를 증폭하는 역할을 한다. 이와 같이 출력증폭기 전단에서 구동 증폭기를 이용해 증폭을 하는 이유는 오프셋의 상태에서 제어의 직선성을 확보하여 출력레벨의 제어를 용이하게 하도록 하기 위해서이다. 구동 증폭기의 증폭율은 구동 증폭기와 결합된 DAC(Digital to Analog convertor)의 출력을 가변시킴으로써 조절할 수 있을 것이다.
다음으로, 상기 출력 증폭기는 구동 증폭기에서 출력되는 신호를 증폭하는 기능을 한다. 여기서, 구동증폭기와 마찬가지로 출력 증폭기로 개별형의 MESFET, MOSFET, GaAsFET 트랜지스터 혹은 집적형의 파워 OP 앰프 등이 사용될 수 있을 것이다. 한편, 전력에 대한 선형 영역을 늘리기 위해, 출력 증폭기는 2단으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 출력 증폭기를 통하여 제공되는 고주파 RF 신호는 고주파 전송 라인 또는 케이블을 통하여 전극부(200)에 제공된다.
상기 고주파 출력 감지부(310)는 본체부(100)에 형성되어 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 감지하는 부분이다.
이러한 고주파 출력 감지부(310)는 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류에서 마이크로 시간 단위의 임피던스 변화량을 감지한다.
또한, 상기 고주파 출력 감지부(310)는 알람 신호 발생부(미도시)에 연결된다.
상기 알람 신호 발생부는 마이크로 컨트롤러(330)의 제어에 의하여 고주파 출력 감지부(310)에 의하여 감지된 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류의 임피던스 변화가 미리 설정된 신호 변환 속도를 초과하는 경우 외부로 알람 신호를 출력하게 된다.
이를 위하여, 상기 고주파 출력 감지부(310)는 도 3에 도시된 바와 같이, 고주파 에너지의 출력 전압이 입력되는 RF 전압 입력부(311)와, 고주파 에너지의 출력 전류가 입력되는 RF 전류 입력부(313)와, 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 각각 DC 출력으로 전환하는 제1 및 제2 정류부(312, 314)를 포함하는 회로로 구현될 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2 정류부(312, 314)는 RF 전압 입력부(311) 및 RF 전류 입력부(313)와 전기적으로 절연상태를 유지하면서 디지털 신호로 변환된다.
이를 통하여, 본 발명에서는 RF 전압 및 RF 전류 신호가 마이크로 시간 단위가 변환되었을 때 지연시간 없이 디지털 신호로 빠르게 전환시킬 수 있게 된다. 이때, 변환 속도는 50usec 이내로 제한 할 수 있다.
상기 고주파 출력 제어부(320)는 본체부(100)에 형성되어 고주파 출력 감지부(310)에 의하여 감지된 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류의 임피던스 변화를 기초로 해당 출력 전압 및 출력 전류 신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 제어하는 부분이다.
이때, 상기 미리 설정된 신호 변환 속도는 도 5에 도시된 바와 같이 100usec인 것이 바람직하다.
상기 고주파 출력 제어부(320)로 구현될 수 있는 도 4와 같은 임피던스 변화에 따른 출력 제어 회로는 임피던스 위상 제어가 아닌 고주파 전압 및 전류를 제어하는 방식의 회로이다.
보다 구체적으로, 상기 고주파 출력 제어부(320)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 정류부(312)로부터 전환된 출력 전압이 입력되는 RF 전압 신호 입력부(321)와, RF 전압 신호 입력부(321)에 입력된 신호의 노이즈를 제거하는 제1 LNF(322)와, 제1 LNF(322)의 출력신호를 마이크로 컨트롤러(330)에 전달하는 RF 전압 지시부(323)와, 제1 LNF(322)의 출력신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 제1 LNF의 출력신호를 증폭시키는 RF 전압 증폭부(324)와, 제2 정류부(314)로부터 전환된 출력 전류가 입력되는 RF 전류 신호 입력부(325)와, RF 전류 신호 입력부(325)에 입력된 신호의 노이즈를 제거하는 제2 LNF(326)와, 제2 LNF(326)의 출력신호를 마이크로 컨트롤러(330)에 전달하는 RF 전류 지시부(327)와, 제2 LNF(326)의 출력신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 제2 LNF(326)의 출력신호를 증폭시키는 RF 전류 증폭부(328)를 포함하는 제어 회로로 구현될 수 있다.
다시 말해, 상기 RF 전압신호 입력부(321)는 고주파 출력 감지부(310)의 전압 감지 신호가 입력되고, 제1 LNF(322) (Low Noise Filter)는 고주파 출력 감지부(310)의 전압 감지 신호를 제외하고 노이즈를 제거하며, RF 전압 지시부(323)는 RF 고주파 디지털 전류 신호를 마이크로 컨트롤러(330)(MCU)로 전달하여 안전장치로 활용하거나 사용자에게 RF 전압값을 알려주며, RF 전압 증폭부(324)는 100usec 이내로 전압을 제어하기 위하여 하드웨어 제어가 되어야 하며 하드웨어 제어가 될 수 있도록 전압을 증폭시켜주는 역할을 수행한다. 또한, 상기 RF 전류 신호 입력부(325)는 고주파 출력 감지부(310)의 전류 감지 신호가 입력되고, 제2 LNF(326) (Low Noise Filter)는 고주파 출력 감지부(310)의 전류 감지 신호를 제외하고 노이즈를 제거하며, RF 전류 지시부(327)는 RF 고주파 디지털 전류 신호를 마이크로 컨트롤러(330)(MCU)로 전달하여 안전장치로 활용하거나 사용자에게 RF 전류값을 알려주고, RF 전류 증폭부(328)는 100usec 이내로 전류를 제어하기 위하여 하드웨어 제어가 되어야 하며 하드웨어 제어가 될 수 있도록 전류를 증폭시켜주는 역할을 수행한다.
이때, 하드웨어 제어신호는 마이크로 컨트롤러(330)에 의한 제어신호이다. 일반적으로, DC 전원공급기의 출력이 가변되어지면 RF 고주파 출력도 동시에 비례해서 변화하기 때문에, 해당 제어신호는 DC 전원공급기를 제어하기 위한 신호일 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러(330)는 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 동작을 제어하는 부분이다.
구체적으로, 상기 마이크로 컨트롤러(330)는 RF 전압 지시부(323) 및 RF 전류 지시부(327)로부터 수신된 신호를 기초로 알람 신호 발생부의 동작을 제어하고, RF 전압 증폭부(324) 및 RF 전류 증폭부(328)로부터 증폭된 RF 전압 및 RF 전류를 기초로 고주파 출력 전압 및 출력 전류 신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 전원 공급부(미도시)의 전원 공급을 제어하는 역할을 수행한다.
일반적으로, 온열치료장치의 전극이 피부와 접촉할 때나 피부로부터 떨어질 때 아크(ARC)가 발생된다.
이는 피부에 접촉된 전극이 움직이거나 이동을 할 때 전극 양단의 임피던스가 변화하기 때문에, RF 출력 전압과 전류도 비례적으로 빠르게 변화된다. 이에 따라, 전압과 전류가 특정범위 이상으로 상승할 때 피부의 화상 및 트러블이 발생할 가능성이 높아진다.
본 발명에서는 피부에 접촉된 전극이 일정 범위 이상 높아지지 않도록 RF 전압 및 전류를 제어하여 화상 및 피부 트러블이 발생하지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 화상 및 피부 트러블이 발생하지 않도록 하기 위하여 마이크로 컨트롤러(330)의 제어에 의하여 도 5에서와 같이 ARC 존을 넘지않도록 마이크로 시간 단위로 RF 출력을 빠르게 제어할 수 있다.
이러한 구성을 통하여 본 발명은 의료기기 및 미용기기에 활용이 가능한 고주파 전압과 전류를 100usec 이내로 제어할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기는 멀티 전극형 고주파 에너지와 초음파 에너지 두가지를 동시에 피부로 전달하고, 고주파 전압과 전류를 일정 범위 이상으로 높아지지 않도록 제어함으로써, 화상 및 피부 트러블이 발생하지 않도록 할 수 있고, 또한, 화상 및 피부 트러블이 발생하지 않도록 마이크로 시간대역으로 고주파 전압 및 전류 출력을 빠르게 제어할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체부(100)에 전극부(200)를 설치할 때 본체부(100)와 전극부(200) 간의 부착(접착, 접합, 밀착)을 향상시키기 위해 본체부(100)와 전극부(200) 사이에는 접착 향상제가 도포될 수 있다. 이러한 접착향상제는 물 65중량부, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 8중량부, 부틸이미다졸 9중량부, 포스페이트 에스테르 11중량부, 과황산암모늄 4중량부, 중탄산나트륨 3중량부를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 3-머캅토프로필트리메톡시실란은 밀착, 접착성 부여 등을 위해 첨가되고, 부틸이미다졸은 접착성, 경화촉진 등을 향상하기 위해 첨가되며, 포스페이트 에스테르는 계면활성제의 역할을 하고, 과황산암모늄은 촉매제 역할을 하며, 중탄산나트륨은 완충제 역할을 한다.
또한, 상기 본체부(100)를 구성하는 하우징의 표면에는 오염 방지 조성물로 이루어진 내오염성 도포층이 도포될 수 있다. 상기 오염 방지 조성물은 설포라우레이트 및 코카미도프로필 베타인이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 설포라우레이트 및 코카미도프로필 베타인의 총 함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다. 상기 설포라우레이트 및 코카미도프로필 베타인은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 오염 방지 조성물의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다. 상기 설포라우레이트 및 코카미도프로필 베타인은 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 오염 방지 조성물의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다. 또한, 본 오염 방지 조성물은 설포라우레이트0.1 몰 및 코카미도프로필 베타인0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
100: 본체부 200: 전극부
300: PCB 310: 고주파 출력 감지부
311: RF 전압 입력부 312: 제1 정류부
313: RF 전류 입력부 314: 제2 정류부
320: 고주파 출력 제어부 321: RF 전압 신호 입력부
322: 제1 LNF 323: RF 전압 지시부
324: RF 전압 증폭부 325: RF 전류 신호 입력부
326: 제2 LNF 327: RF 전류 지시부
328: RF 전류 증폭부 330: 마이크로 컨트롤러
300: PCB 310: 고주파 출력 감지부
311: RF 전압 입력부 312: 제1 정류부
313: RF 전류 입력부 314: 제2 정류부
320: 고주파 출력 제어부 321: RF 전압 신호 입력부
322: 제1 LNF 323: RF 전압 지시부
324: RF 전압 증폭부 325: RF 전류 신호 입력부
326: 제2 LNF 327: RF 전류 지시부
328: RF 전류 증폭부 330: 마이크로 컨트롤러
Claims (6)
- 외관을 형성하고, 전원공급부를 구비하는 본체부;
상기 본체부의 단부에 원형의 전극을 포함하도록 형성되고, 상기 원형의 전극은 고주파 에너지가 인가되는 전극과 초음파 에너지가 인가되는 진동자가 단일 전극으로 구성되며, 상기 고주파 에너지와 상기 초음파 에너지를 상기 원형의 전극을 통하여 환부에 인가하는 전극부;
상기 본체부에 형성되어 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 감지하는 고주파 출력 감지부; 및
상기 본체부에 형성되어 상기 감지된 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류의 임피던스 변화를 기초로 해당 출력 전압 및 출력 전류 신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 제어하는 고주파 출력 제어부를 포함하는 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기이고,
상기 고주파 출력 감지부는 알람 신호 발생부에 연결되고,
상기 알람 신호 발생부는 상기 감지된 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류의 임피던스 변화가 미리 설정된 신호 변환 속도를 초과하는 경우 외부로 알람 신호를 출력하며,
상기 고주파 출력 감지부는
상기 고주파 에너지의 출력 전압이 입력되는 RF(Radio Frequency, 고주파) 전압 입력부;
상기 고주파 에너지의 출력 전류가 입력되는 RF 전류 입력부; 및
상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류를 각각 DC 출력으로 전환하는 제1 및 제2 정류부를 포함하고,
상기 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러를 더 포함하고,
상기 고주파 출력 제어부는
상기 제1 정류부로부터 전환된 출력 전압이 입력되는 RF 전압 신호 입력부;
상기 RF 전압 신호 입력부에 입력된 신호의 노이즈를 제거하는 제1 LNF(Low Noise Filter);
상기 제1 LNF의 출력신호를 상기 마이크로 컨트롤러에 전달하는 RF 전압 지시부;
상기 제1 LNF의 출력신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 제1 LNF의 출력신호를 증폭시키는 RF 전압 증폭부;
상기 제2 정류부로부터 전환된 출력 전류가 입력되는 RF 전류 신호 입력부;
상기 RF 전류 신호 입력부에 입력된 신호의 노이즈를 제거하는 제2 LNF;
상기 제2 LNF의 출력신호를 상기 마이크로 컨트롤러에 전달하는 RF 전류 지시부; 및
상기 제2 LNF의 출력신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 제2 LNF의 출력신호를 증폭시키는 RF 전류 증폭부;를 포함하며,
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 RF 전압 지시부 및 RF 전류 지시부로부터 수신된 신호를 기초로 상기 알람 신호 발생부의 동작을 제어하고, 상기 RF 전압 증폭부 및 RF 전류 증폭부로부터 증폭된 RF 전압 및 RF 전류를 기초로 고주파 출력 전압 및 출력 전류 신호가 미리 설정된 신호 변환 속도 내에서 변환되도록 상기 전원 공급부의 전원 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기.
- 제1항에 있어서,
상기 고주파 출력 감지부는 상기 고주파 에너지의 출력 전압 및 출력 전류에서 마이크로 시간 단위의 임피던스 변화량을 감지하는 것을 특징으로 하는 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 신호 변환 속도는 100us이내인 것을 특징으로 하는 멀티 전극을 이용한 초음파 및 고주파 온열기기.
- 삭제
- 삭제
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