KR102598515B1 - 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템 및 그 방법 - Google Patents

초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템 및 그 방법이 개시된다. 일 실시 예에 따른 시스템 및 그 방법은, 단일의 펌프를 통해 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환이 가능하다. 또한, 멤브레인의 소재에 따라 시스템 내 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경에 의해 단일의 시스템을 구동함에 따라, 멤브레인 재질에 따라 분리된 별도의 시스템을 구동할 필요가 없다.

Description

초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템 및 그 방법 {Ultrasound transmission medium circulation system of ultrasonic treatment head and method therefor}
본 발명은 초음파를 이용한 치료 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 전달 매질의 처리 기술에 관한 것이다.
암, 종양, 병변 등과 같은 생체조직을 치료하는데 초음파 신호를 이용할 수 있다. 초음파를 이용한 치료는 초음파 신호를 인체의 병변에 조사하여 병변을 치료하는 방식이다. 일반적인 외과수술이나 화학적인 치료(Chemotherapy) 방식 등에 비하여, 초음파 치료는 환자의 외상을 덜 손상시키고 비침습적 치료(Non-invasive treatment)를 실현할 수 있다. 그 적용 예로는 간암(Liver cancer), 뼈 육종(Bone sarcoma), 유방암(Breast cancer), 췌장암(Pancreas cancer), 신장암(Kidney cancer), 연조직의 종양(Soft tissue tumor) 및 골반 종양(Pelvic tumor) 등 다양하다.
한국등록특허 10-2003037 (2019.07.17 등록)
일 실시 예에 따라, 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질을 효과적으로 처리할 수 있는 초음파 전달 매질 순환 시스템 및 그 방법을 제안한다.
일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템은, 초음파 전달 매질을 저장하는 유체 탱크; 와, 초음파 전달 매질을, 초음파 치료 헤드로 공급하고 유체 탱크로 배출하며 시스템 내에서 순환시키는 단일의 펌프; 및 선택적인 개폐가 이루어지는 복수의 밸브; 를 포함하며, 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경과 펌프에 의해 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환이 이루어지는 순환계통; 을 포함한다.
순환계통은, 단일의 펌프; 와, 유체 탱크의 배출구와 연결된 제1 경로; 와, 초음파 치료 헤드의 유입구와 연결된 제2-1 경로; 와, 유체 탱크의 유입구와 연결된 제2-2 경로; 와, 유체 블록의 유입구와 연결된 제3-1 경로; 와, 유체 탱크의 유입구와 연결된 제3-2 경로; 와, 유체 블록의 배출구와 연결된 제4 경로; 를 포함하는 경로; 및 제1 경로를 선택적으로 개폐하는 제1 밸브; 와, 제2-1 경로 및 제2-2 경로를 선택적으로 개폐하는 제2 밸브; 와, 제3-1 경로와 제3-2 경로를 선택적으로 개폐하는 제3 밸브; 와, 제4 경로를 선택적으로 개폐하는 제4 밸브; 를 포함하는 밸브; 를 포함할 수 있다.
펌프는, 제1 경로와 제2-1 경로를 통해 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드에 공급하며, 공급 시, 제1 밸브는 개방되고, 제2 밸브는 제2-1 경로가 개방되고 제2-2 경로가 폐쇄되고, 제3 밸브는 제3-1 경로가 개방되고 제3-2 경로가 폐쇄되고, 제4 밸브는 폐쇄될 수 있다.
펌프는, 제3-1 경로와 제4 경로와 제2-2 경로를 통해 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크로 배출하며, 배출 시, 제1 밸브는 폐쇄되고, 제2 밸브는 제2-1 경로가 폐쇄되고 제2-2 경로가 개방되고, 제3 밸브는 제3-1 경로가 개방되고 제3-2 경로가 폐쇄되고, 제4 밸브는 개방될 수 있다.
펌프는, 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 제2-1 경로와, 제3-1 경로와, 제4 경로를 통해 유체 블록을 지나 다시 초음파 치료 헤드로 회수하며, 순환 시 제1 밸브는 폐쇄되고, 제2 밸브는 제2-1 경로가 개방되고 제2-2 경로는 폐쇄되고, 제3 밸브는 제3-1 경로가 개방되고 제3-2 경로가 폐쇄되고, 제4 밸브는 개방될 수 있다.
펌프는, 멤브레인이 비탄성 재질이면 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 공급 및 배출 없이, 제1 경로, 제2-1 경로 및 제3-2 경로를 통해, 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크의 배출구로부터 초음파 치료 헤드를 거쳐 다시 유체 탱크의 유입구로 순환시키며, 순환 시 제1 밸브는 개방되고, 제2 밸브는 제2-1 경로가 개방되고 제2-2 경로는 폐쇄되고, 제3 밸브는 제3-1 경로가 폐쇄되고 제3-2 경로가 개방되고, 제4 밸브는 폐쇄될 수 있다.
순환계통은, 유체 탱크 및 유체 블록에 결합하여 설치되어, 펌프를 통한 초음파 전달 매질의 공급, 배출 또는 순환 과정에서 유체 탱크 및 유체 블록 내 초음파 전달 매질을 동시에 냉각시키는 냉각기를 더 포함할 수 있다.
순환계통은, 펌프를 통한 초음파 전달 매질의 순환 과정에서 초음파 전달 매질을 탈기 처리하는 탈기 모듈을 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템은, 초음파 전달 매질을, 초음파 치료 헤드로 공급하고 유체 탱크로 배출하며 시스템 내에서 순환시키는 펌프; 와 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경에 의해 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환이 이루어지는 순환계통; 을 포함하며, 순환계통은, 멤브레인의 재질에 따라 각 밸브의 선택적인 개폐가 수행될 수 있다.
펌프는, 멤브레인이 탄성 재질이면 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질 공급, 배출 및 순환을 수행하고, 멤브레인이 비탄성 재질이면 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질 공급 및 배출 없이, 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경에 의해 초음파 전달 매질을 순환시킬 수 있다.
펌프는, 멤브레인이 탄성 재질이면, 유체 탱크의 배출구와 연결된 제1 경로와, 초음파 치료 헤드의 유입구와 연결된 제2-1 경로를 통해 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드에 공급하고, 유체 블록의 유입구와 연결된 제3-1 경로와, 유체 블록의 배출구와 연결된 제4 경로와, 유체 탱크의 유입구와 연결된 제2-2 경로를 통해 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크로 배출하며, 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 제2-1 경로와, 제3-1 경로와, 제4 경로를 통해 유체 블록을 지나 다시 초음파 치료 헤드로 회수할 수 있다.
펌프는, 멤브레인이 비탄성 재질이면 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질 공급 및 배출 없이, 유체 탱크의 배출구와 연결된 제1 경로와, 초음파 치료 헤드의 유입구와 연결된 제2-1 경로와, 유체 탱크의 유입구와 연결된 제3-2 경로를 통해, 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크의 배출구로부터 초음파 치료 헤드를 거쳐 다시 유체 탱크의 유입구로 순환시킬 수 있다.
다른 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템에 의한 초음파 전달 매질 순환 방법은, 멤브레인의 재질을 확인하는 단계와, 멤브레인이 탄성 재질이면, 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경과 단일의 펌프에 의해 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환을 수행하는 단계를 포함하고, 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환을 수행하는 단계는, 공급 단계에서, 펌프가 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드에 공급하고, 배출 단계에서, 펌프가 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크로 배출하고, 순환 단계에서, 펌프가 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 유체 블록을 지나 다시 초음파 치료 헤드로 회수할 수 있다.
초음파 전달 매질 순환 방법은, 멤브레인이 비탄성 재질이면, 펌프가 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질 공급 및 배출 없이, 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크의 배출구로부터 초음파 치료 헤드를 거쳐 다시 유체 탱크의 유입구로 순환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 시스템 및 그 방법은, 단일의 펌프를 통해 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환 처리가 모두 가능하며, 이에 따라 시스템을 소형화 할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 시스템 및 그 방법은, 멤브레인의 소재에 따라 시스템 내 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경에 의해 시스템을 구동함에 따라, 멤브레인 재질 별로 분리된 별도의 시스템을 구동할 필요가 없다. 따라서, 멤브레인의 소재에 상관없이 단일의 시스템을 통해 초음파 전달 매질에 대한 처리가 가능하다.
나아가, 일 실시 예에 따른 시스템 및 그 방법은, 냉각기와 유체 탱크를 일원화하여 시스템을 소형화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 공급 과정을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 배출 과정을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 순환 과정을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 순환 과정을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템에 의한 초음파 전달 매질 순환 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 초음파 전달 매질이 수용되는 수용공간(23)을 갖는 초음파 치료 헤드(1)에 대한 초음파 전달 매질을 공급, 배출 및 순환시키기 위한 것이다. 초음파 전달 매질은 물 등의 유체일 수 있다.
초음파 치료 헤드(1)는 치료 트랜스듀서(20)를 포함한다. 치료 트랜스듀서(20)는 환자 치료를 위한 집속 초음파를 방사하도록 구성된다. 치료 트랜스듀서(20)는 집속 초음파 신호(Focused Ultra Sound: FUS)를 발생시켜 치료영역에 포커싱(Focusing) 할 수 있다. 치료 트랜스듀서(20)는 다수 개로 구성된 어레이 구조일 수 있으며, 어레이를 구성하는 다수 개의 치료 트랜스듀서(20)가 랜덤한 형태로 배치될 수 있다.
치료 트랜스듀서(20)는 하단에 초음파 방사면(21)을 가질 수 있다. 초음파 방사면(21)은 상방으로 오목하거나 편평한 구조로 이루어질 수 있다. 초음파 방사면(21)은 멤브레인(22)에 의해 덮일 수 있다.
멤브레인(22)은 초음파 치료 헤드(1)의 하단에 장착되어 초음파 방사면(21)을 막아주는 구조로 되어 있다. 멤브레인(22)은 초음파 방사면(21)과의 사이에 초음파 전달 매질을 수용하기 위한 수용공간(23)을 형성한다. 초음파 전달 매질은 탈기된 물 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(22)은 초음파 치료 헤드(1)의 하측 개구와 측면 일부를 함께 감싸는 형태로 이루어지며, 초음파 치료 헤드(1)의 측면에 실링된 상태로 결합될 수 있다. 멤브레인(22)은 치료 트랜스듀서(20)의 초음파 방사면(21)의 테두리에 실링된 상태로 결합되는 것도 가능하므로, 예시된 바에 한정되지 않는다.
멤브레인(22)은 초음파 전달 매질과 유사한 음향 임피던스를 가진다. 멤브레인(22)의 재질은 탄성 재질일 수 있고, 비탄성 재질일 수도 있다. 탄성 재질은 에틸렌프로필렌(EPDM, Ethylene Propylene Diene Monomer) 고무, 라텍스(latex) 고무, 실리콘 고무 등과 같은 재질 등이 있다. 멤브레인(22)이 탄성 재질의 경우, 초음파 치료 헤드(1)는 치료 깊이를 조절할 수 있다. 이에 비해, 멤브레인(22)이 비탄성 재질의 경우, 초음파 치료 헤드(1)는 고정된 치료 깊이를 가질 수 있다.
수용공간(23)의 일 측에 초음파 전달 매질의 유입을 위한 유입구가 형성되고, 수용공간(23)의 타 측에 초음파 전달 매질의 배출을 위한 배출구가 형성될 수 있다.
초음파 치료 헤드(1)는 환자 상부에 위치되어 멤브레인(22)을 환자 피부에 밀착시킨 상태에서 치료 트랜스듀서(20)의 초음파 방사면(21)을 통해 초음파를 방사한다. 그러면, 초음파는 수용공간(23) 내의 초음파 전달 매질을 거쳐 환자의 병변 부위로 전달된다.
초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 순환계통을 포함하는데, 순환계통은 펌프(10), 유체 탱크(12), 유체 블록(14), 냉각기(16), 탈기 모듈(18), 복수의 경로 및 복수의 밸브를 포함한다.
유체 탱크(12) 및 유체 블록(14)은 초음파 전달 매질을 저장한다. 유체 탱크(12)는 개방(open) 된 형태이고, 유체 블록(14)은 폐쇄(closed) 된 형태이다.
펌프(10)는 초음파 전달 매질을 유체 탱크(12)에서 초음파 치료 헤드(2)로 공급하는 공급 기능과, 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드(2)로부터 유체 탱크(12)로 배출하는 배출 기능과, 초음파 전달 매질을 시스템 내에서 순환시키는 순환 기능을 수행한다. 일반적인 시스템은 공급 기능을 수행하는 공급 펌프와, 배출 기능을 수행하는 배출 펌프와, 순환 기능을 수행하는 순환 펌프가 각각 별개로 구비된다. 복수 개의 펌프를 사용하는 경우 시스템이 복잡한 구조를 가진다.
그러나 일 실시 예에 따른 초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 단일의 펌프(10)를 사용하여 공급 기능, 배출 기능 및 순환 기능을 모두 수행할 수 있다. 이를 위해, 초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 펌프(10), 복수의 경로 및 복수의 밸브를 배치하고. 각 밸브의 선택적인 개폐를 통해 공급, 배출 또는 순환의 이동경로를 변경한다. 이에 따라, 단일의 펌프(10)에 의해 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환이 이루어질 수 있다.
펌프(10)는 모터에 의해 구동하는 전동식 펌프로 구성될 수 있으며, 시스템(1) 전반을 제어하는 제어부에 의해 제어될 수 있다.
복수의 경로는, 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환을 위한 이동경로이다. 복수의 경로는 관 형태로 구비될 수 있다. 복수의 경로는, 제1 경로(31), 제2-1 경로(32-1), 제2-2 경로(32-2), 제3-1 경로(33-1), 제3-2 경로(33-2) 및 제4 경로(34)를 포함한다. 제1 경로(31)는 제1 밸브(41)를 기준으로 형성되는데, 유체 탱크(12)의 배출구와 연결된다. 제2-1 경로(32-1) 및 제2-2 경로(32-2)는 제2 밸브(42)를 기준으로 형성되는데, 제2-1 경로(32-1)는 초음파 치료 헤드(2)의 유입구와 연결되고, 제2-2 경로(32-2)는 유체 탱크(12)의 유입구와 연결된다. 제3-1 경로(33-1)와 제3-2 경로(33-2)는 제3 밸브(43)을 기준으로 형성되는데, 제3-1 경로(33-1)는 유체 블록(14)의 유입구와 연결되고, 제3-2 경로(33-2)는 유체 탱크(12)의 유입구와 연결된다. 제4 경로(34)는 제4 밸브(44)를 기준으로 형성되는데, 유체 블록(14)의 배출구와 연결된다.
복수의 밸브는 제1 밸브(41), 제2 밸브(42), 제3 밸브(43) 및 제4 밸브(44)를 포함한다. 이때, 제1 밸브(41)와 제4 밸브(44)는 한 방향으로 제어되고, 제2 밸브(42)와 제3 밸브(43)는 두 방향으로 제어된다. 제1 밸브(41)는 제1 경로(31)를 선택적으로 개폐한다. 제2 밸브(42)는 제2-1 경로(32-1) 및 제2-2 경로(32-2)를 선택적으로 개폐한다. 제3 밸브(43)는 제3-1 경로(33-1)와 제3-2 경로(33-2)를 선택적으로 개폐한다. 제4 밸브(44)는 제4 경로(34)를 선택적으로 개폐한다. 복수의 밸브는 제어부에 의해 제어될 수 있다.
초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 단일의 펌프(10)를 이용하여 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환 과정을 수행한다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환 과정에 대해 각각 후술한다.
일 실시 예에 따른 초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 멤브레인(22)의 소재(예를 들어, 탄성 재질 또는 비탄성 재질)에 상관없이 단일 시스템(1)을 통해 순환 과정을 모두 수행할 수 있다. 즉, 멤브레인(22)의 소재에 따라 그것에 맞는 별도의 시스템을 구별하여 사용하는 것이 아니라, 멤브레인(22)의 소재에 상관없이 하나의 시스템(1)을 사용할 수 있다. 이를 위해, 초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 시스템(1) 내 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경에 의해 시스템(1)을 구동한다.
도 2 내지 도 4를 참조로 하여 탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환 과정을 후술한다. 또한, 도 5를 참조로 하여 비탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 순환 과정을 후술한다.
냉각기(16)는 유체 탱크(12) 및 유체 블록(14)에 결합하여 설치되어, 펌프(10)를 통한 초음파 전달 매질의 공급, 배출 또는 순환 과정에서 유체 탱크(12) 및 유체 블록(14) 내 초음파 전달 매질을 동시에 냉각시킨다. 냉각기(16)를 유체 탱크(12) 및 유체 블록(14)과 일체화 함에 따라, 유체 탱크(12) 및 유체 블록(14) 내 초음파 전달 매질을 동시에 냉각시킬 수 있다. 초음파 치료 중 냉각기(16)에 의해 냉각된 초음파 전달 매질은 펌프(10)에 의해 수용공간(23) 내로 공급되어 수용공간(23) 내의 가열된 초음파 전달 매질과 혼합될 수 있다. 따라서, 수용공간(23) 내의 가열된 초음파 전달 매질이 냉각될 수 있다. 냉각기(16)의 유체 탱크(12) 및 유체 블록(14) 내 초음파 전달 매질의 냉각은 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환 과정의 순서와 상관없이 동작 가능하며, 소정의 온도 이상에서 자동 또는 수동으로 동작할 수 있다.
탈기 모듈(18)은 펌프(10)를 통한 초음파 전달 매질의 순환 과정에서 초음파 전달 매질을 탈기 처리한다. 탈기 모듈(18)은 펌프(10)와 제2 밸브(42) 사이에 설치될 수 있다. 초음파 치료 중 수용공간(23) 내의 초음파 전달 매질 속에 기포가 발생되더라도, 초음파 전달 매질이 수용공간(23)으로부터 배출되어 흐르는 과정에서 초음파 전달 매질 속의 기체 성분이 탈기 모듈(18)에 의해 제거된 후, 수용공간(23) 내로 다시 공급될 수 있다. 초음파 치료 중 치료 초음파에 의해 초음파 전달 매질 속에 기포가 생성될 수 있다. 생성된 기포는 초음파 전달을 방해하고 초음파 전달 경로를 다르게 할 수 있다. 또한, 기포가 초음파 방사면(21)에 달라붙어 치료 트랜스듀서(20)의 고장을 초래할 수 있다. 따라서, 초음파 전달 매질을 탈기 처리하면, 전술한 문제를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 공급 과정을 도시한 도면이다. 여기서 화살표는 초음파 전달 매질의 흐름을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 멤브레인(22)이 탄성 재질인 경우, 펌프(10)는 유체 탱크(12) 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드(2)에 공급한다. 예를 들어, 펌프(10)는 유체 탱크(12)의 배출구와 연결된 제1 경로(31)와, 초음파 치료 헤드(2)의 유입구와 연결된 제2-1 경로(32-1)를 통해 유체 탱크(12) 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드(2)에 공급한다. 이를 위해, 제1 밸브(41)는 개방되고, 제2 밸브(42)는 제2-1 경로가 개방되고 제2-2 경로(32-2)가 폐쇄되고, 제3 밸브(43)는 제3-1 경로(33-1)가 개방되고 제3-2 경로(33-2)가 폐쇄되고, 제4 밸브(44)는 폐쇄된다. 즉, 초음파 전달 매질의 공급을 위해 제1 밸브(41)는 개방된 상태, 제2 밸브(42)는 제2-1 경로(32-1) 방향으로 개방된 상태, 제3 밸브(43)는 제3-1 경로(33-1) 방향으로 개방된 상태, 제4 밸브(44)는 개방된 상태이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 배출 과정을 도시한 도면이다. 여기서 화살표는 초음파 전달 매질의 흐름을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 멤브레인(22)이 탄성 재질인 경우, 펌프(10)는 초음파 치료 헤드(2) 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크(12)에 공급한다. 예를 들어, 펌프(10)는 유체 블록(14)의 유입구와 연결된 제3-1 경로(33-1)와, 유체 블록(14)의 배출구와 연결된 제4 경로(34)와, 유체 탱크(12)의 유입구와 연결된 제2-2 경로(32-2)를 통해 초음파 치료 헤드(2) 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크(12)로 배출한다. 이를 위해, 제1 밸브(41)는 폐쇄되고, 제2 밸브(42)는 제2-1 경로(32-1)가 폐쇄되고 제2-2 경로(32-2)가 개방되고, 제3 밸브(43)는 제3-1 경로(33-1)가 개방되고 제3-2 경로(33-2)가 폐쇄되고, 제4 밸브(44)는 개방된다. 즉, 초음파 전달 매질 배출을 위해 제1 밸브(41)는 폐쇄된 상태, 제2 밸브(42)는 제2-2 경로(32-2) 방향으로 개방된 상태, 제3 밸브(43)는 제3-1 경로(33-1) 방향으로 개방된 상태, 제4 밸브(44)는 개방된 상태이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 순환 과정을 도시한 도면이다. 여기서 화살표는 초음파 전달 매질의 흐름을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 멤브레인(22)이 탄성 재질인 경우, 펌프(10)는 초음파 치료 헤드(2) 내의 초음파 전달 매질을 유체 블록(14)을 거쳐 다시 초음파 치료 헤드(2) 내로 회수한다. 예를 들어, 펌프(10)는 초음파 치료 헤드(2) 내의 초음파 전달 매질을 제2-1 경로(32-1)와, 제3-1 경로(33-1)와, 제4 경로(34)를 통해 유체 블록(14)을 지나 다시 초음파 치료 헤드(2)로 회수한다. 이를 위해, 제1 밸브(41)는 폐쇄되고, 제2 밸브(42)는 제2-1 경로(32-1)가 개방되고 제2-2 경로(32-2)가 폐쇄되고, 제3 밸브(43)는 제3-1 경로(33-1)가 개방되고 제3-2 경로(33-2)는 폐쇄되고, 제4 밸브(44)는 개방된다. 즉, 초음파 전달 매질 순환을 위해 제1 밸브(41)는 폐쇄된 상태, 제2 밸브(42)는 제2-1 경로(32-1) 방향으로 개방된 상태, 제3 밸브(43)는 제3-1 경로(33-1) 방향으로 개방된 상태, 제4 밸브(44)는 개방된 상태이다.
순환 과정에서 탈기 모듈(18)에 의한 탈기 과정이 수행될 수 있다. 탈기 모듈(18)은 치료에 문제가 없는 수준까지 초음파 전달 매질 내의 공기를 제거하도록 연속적으로 동작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비탄성 재질의 멤브레인을 가진 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 순환 과정을 도시한 도면이다. 여기서 화살표는 초음파 전달 매질의 흐름을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 멤브레인(22)이 비탄성 재질인 경우, 펌프(10)는 유체 탱크(12) 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드(2)를 거쳐 다시 유체 탱크(12) 내로 회수한다. 탄성이 없는 단단한 재질의 멤브레인(22)을 가진 초음파 치료 헤드(2)에 초음파 전달 매질을 채우기 위해서는, 초음파 치료 헤드(2)에 초음파 전달 매질을 공급하고 배출하는 별도의 동작 과정 없이 초음파 전달 매질을 순환시키는 과정이 필요하다.
예를 들어, 펌프(10)는 초음파 치료 헤드(2)에 대한 초음파 전달 매질의 공급 및 배출 없이, 제1 경로(31), 제2-1 경로(32-1) 및 제3-2 경로(33-2)를 통해, 유체 탱크(12) 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크(12)의 배출구로부터 초음파 치료 헤드(2)를 거쳐 다시 유체 탱크(12)의 유입구로 순환시킨다. 순환 시 제1 밸브(41)는 개방되고, 제2 밸브(42)는 제2-1 경로(32-1)가 개방되고 제2-2 경로(32-2)는 폐쇄되고, 제3 밸브(43)는 제3-1 경로(33-1)가 폐쇄되고 제3-2 경로(33-2)가 개방되고, 제4 밸브(44)는 폐쇄된다. 즉, 초음파 전달 매질의 순환을 위해 제1 밸브(41)는 개방된 상태, 제2 밸브(42)는 제2-1 경로(32-1) 방향으로 개방된 상태, 제3 밸브(43)는 제3-2 경로(33-2) 방향으로 개방된 상태, 제4 밸브(44)는 폐쇄된 상태이다.
전술한 순환 과정 중 초기의 순환 과정에서 초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 초음파 치료 헤드(2) 내의 공기를 유체 탱크(12) 내로 이송한다. 이후 계속되는 순환 과정에서 초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 탈기 모듈(18)을 통해 치료에 문제가 없는 수준까지 초음파 전달 매질 내의 공기를 제거한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템에 의한 초음파 전달 매질 순환 방법을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 초음파 전달 매질 순환 시스템(1)은 초음파 치료 헤드(2) 내 멤브레인(22)의 재질을 확인한다(610).
이때, 멤브레인(22)의 재질이 탄성 재질(620)이면, 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경과 단일의 펌프(10)에 의해 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환을 수행한다.
예를 들어, 공급 단계에서, 펌프(10)가, 유체 탱크(12) 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드(2)에 공급한다(630). 예를 들어, 펌프(10)가, 유체 탱크(12)의 배출구와 연결된 제1 경로(31)와, 초음파 치료 헤드(2)의 유입구와 연결된 제2-1 경로(32-1)를 통해 유체 탱크(12) 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드(2)에 공급할 수 있다.
배출 단계에서, 펌프(10)가, 초음파 치료 헤드(2) 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크(12)로 배출한다(640). 예를 들어, 펌프(10)가, 유체 블록(14)의 유입구와 연결된 제3-1 경로(33-1)와, 유체 블록(14)의 배출구와 연결된 제4 경로와, 유체 탱크(12)의 유입구와 연결된 제2-2 경로(32-2)를 통해 초음파 치료 헤드(2) 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크(12)로 배출할 수 있다.
순환 단계에서, 펌프(10)가, 초음파 치료 헤드(2) 내의 초음파 전달 매질을 유체 블록(14)을 지나 다시 초음파 치료 헤드(2)로 회수한다(650). 예를 들어, 펌프(10)가, 초음파 치료 헤드(2) 내의 초음파 전달 매질을 제2-1 경로(32-1)와, 제3-1 경로(33-1)와, 제4 경로(34)를 통해 유체 블록(14)을 지나 다시 초음파 치료 헤드(2)로 회수할 수 있다.
이에 비해, 멤브레인(22)의 재질이 비탄성 재질(620)이면, 펌프(10)가, 초음파 치료 헤드(2)에 대한 초음파 전달 매질 공급 및 배출 없이, 유체 탱크(12)의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드(2)를 거쳐 다시 유체 탱크(12)로 순환시킨다(660). 예를 들어, 펌프(10)가, 제1 경로(31)와, 제2-1 경로(32-1)와, 유체 탱크(12)의 유입구와 연결된 제3-2 경로(33-2)를 통해, 유체 탱크(12) 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크(12)의 배출구로부터 초음파 치료 헤드(2)를 거쳐 다시 유체 탱크(12)의 유입구로 순환시킨다.
도 6을 참조로 전술한 초음파 전달 매질 순환 방법은 시스템(1)의 제어부에 의해 수행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템에 있어서,
    초음파 전달 매질을 저장하는 유체 탱크; 와, 초음파 전달 매질을, 초음파 치료 헤드로 공급하고 유체 탱크로 배출하며 시스템 내에서 순환시키는 단일의 펌프; 및 선택적인 개폐가 이루어지는 복수의 밸브; 를 포함하며, 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경과 펌프에 의해 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환이 이루어지는 순환계통; 을 포함하며,
    상기 단일의 펌프를 통해 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환 처리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 순환계통은
    단일의 펌프;
    유체 탱크의 배출구와 연결된 제1 경로; 와, 초음파 치료 헤드의 유입구와 연결된 제2-1 경로; 와, 유체 탱크의 유입구와 연결된 제2-2 경로; 와, 유체 블록의 유입구와 연결된 제3-1 경로; 와, 유체 탱크의 유입구와 연결된 제3-2 경로; 와, 유체 블록의 배출구와 연결된 제4 경로; 를 포함하는 경로; 및
    제1 경로를 선택적으로 개폐하는 제1 밸브; 와, 제2-1 경로 및 제2-2 경로를 선택적으로 개폐하는 제2 밸브; 와, 제3-1 경로와 제3-2 경로를 선택적으로 개폐하는 제3 밸브; 와, 제4 경로를 선택적으로 개폐하는 제4 밸브; 를 포함하는 밸브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 펌프는
    제1 경로와 제2-1 경로를 통해 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드에 공급하며,
    공급 시, 제1 밸브는 개방되고, 제2 밸브는 제2-1 경로가 개방되고 제2-2 경로가 폐쇄되고, 제3 밸브는 제3-1 경로가 개방되고 제3-2 경로가 폐쇄되고, 제4 밸브는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 펌프는
    제3-1 경로와 제4 경로와 제2-2 경로를 통해 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크로 배출하며,
    배출 시, 제1 밸브는 폐쇄되고, 제2 밸브는 제2-1 경로가 폐쇄되고 제2-2 경로가 개방되고, 제3 밸브는 제3-1 경로가 개방되고 제3-2 경로가 폐쇄되고, 제4 밸브는 개방되는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 펌프는
    초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 제2-1 경로와, 제3-1 경로와, 제4 경로를 통해 유체 블록을 지나 다시 초음파 치료 헤드로 회수하며,
    순환 시 제1 밸브는 폐쇄되고, 제2 밸브는 제2-1 경로가 개방되고 제2-2 경로는 폐쇄되고, 제3 밸브는 제3-1 경로가 개방되고 제3-2 경로가 폐쇄되고, 제4 밸브는 개방되는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 펌프는
    멤브레인이 비탄성 재질이면 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질의 공급 및 배출 없이, 제1 경로, 제2-1 경로 및 제3-2 경로를 통해, 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크의 배출구로부터 초음파 치료 헤드를 거쳐 다시 유체 탱크의 유입구로 순환시키며,
    순환 시 제1 밸브는 개방되고, 제2 밸브는 제2-1 경로가 개방되고 제2-2 경로는 폐쇄되고, 제3 밸브는 제3-1 경로가 폐쇄되고 제3-2 경로가 개방되고, 제4 밸브는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 순환계통은
    유체 탱크 및 유체 블록에 결합하여 설치되어, 펌프를 통한 초음파 전달 매질의 공급, 배출 또는 순환 과정에서 유체 탱크 및 유체 블록 내 초음파 전달 매질을 동시에 냉각시키는 냉각기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 순환계통은
    펌프를 통한 초음파 전달 매질의 순환 과정에서 초음파 전달 매질을 탈기 처리하는 탈기 모듈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  9. 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템에 있어서,
    초음파 전달 매질을, 초음파 치료 헤드로 공급하고 유체 탱크로 배출하며 시스템 내에서 순환시키는 펌프; 와 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경에 의해 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환이 이루어지는 순환계통; 을 포함하며,
    순환계통은
    멤브레인의 재질에 따라 각 밸브의 선택적인 개폐가 수행되는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 펌프는
    멤브레인이 탄성 재질이면 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질 공급, 배출 및 순환을 수행하고,
    멤브레인이 비탄성 재질이면 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질 공급 및 배출 없이, 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경에 의해 초음파 전달 매질을 순환시키는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 펌프는
    멤브레인이 탄성 재질이면, 유체 탱크의 배출구와 연결된 제1 경로와, 초음파 치료 헤드의 유입구와 연결된 제2-1 경로를 통해 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드에 공급하고,
    유체 블록의 유입구와 연결된 제3-1 경로와, 유체 블록의 배출구와 연결된 제4 경로와, 유체 탱크의 유입구와 연결된 제2-2 경로를 통해 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크로 배출하며,
    초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 제2-1 경로와, 제3-1 경로와, 제4 경로를 통해 유체 블록을 지나 다시 초음파 치료 헤드로 회수하는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 펌프는
    멤브레인이 비탄성 재질이면 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질 공급 및 배출 없이, 유체 탱크의 배출구와 연결된 제1 경로와, 초음파 치료 헤드의 유입구와 연결된 제2-1 경로와, 유체 탱크의 유입구와 연결된 제3-2 경로를 통해, 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크의 배출구로부터 초음파 치료 헤드를 거쳐 다시 유체 탱크의 유입구로 순환시키는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 시스템.
  13. 초음파 치료 헤드의 초음파 전달 매질 순환 시스템에 의한 초음파 전달 매질 순환 방법에 있어서,
    멤브레인의 재질을 확인하는 단계; 및
    멤브레인이 탄성 재질이면, 각 밸브의 선택적인 개폐를 통한 경로 변경과 단일의 펌프에 의해 초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환을 수행하는 단계; 를 포함하고,
    초음파 전달 매질의 공급, 배출 및 순환을 수행하는 단계는
    공급 단계에서, 펌프가 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 초음파 치료 헤드에 공급하고,
    배출 단계에서, 펌프가 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크로 배출하고,
    순환 단계에서, 펌프가 초음파 치료 헤드 내의 초음파 전달 매질을 유체 블록을 지나 다시 초음파 치료 헤드로 회수하는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 초음파 전달 매질 순환 방법은
    멤브레인이 비탄성 재질이면, 펌프가 초음파 치료 헤드에 대한 초음파 전달 매질 공급 및 배출 없이, 유체 탱크 내의 초음파 전달 매질을 유체 탱크의 배출구로부터 초음파 치료 헤드를 거쳐 다시 유체 탱크의 유입구로 순환시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 전달 매질 순환 방법.
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