KR102659696B1 - 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치 - Google Patents
초음파 및 고주파를 이용한 발생장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 발생장치는, 트랜스 듀서를 포함하고, 진동 전류를 초음파로 변환하는 초음파발생부; 고주파 전극을 포함하고, 환부로 고주파 에너지를 출력하는 고주파발생부; 및 상기 환부 영역으로 상기 초음파 및 상기 고주파 에너지가 전달되도록 상기 초음파발생부 및 상기 고주파발생부를 제어하도록 구성되는 메인 컨트롤러;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 고강도 집속 초음파를 조사하는 트랜스듀서와 고주파를 발생하는 적어도 한 쌍의 전극이 조사부위인 초점의 온도를 높이는 하나의 모듈로서 작용하기 때문에 트랜스듀서가 높은 에너지의 초음파를 조사하지 않아도 고주파에 의해 시술부위인 초점의 온도를 시술을 위한 온도만큼 상승하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 발생장치는, 트랜스 듀서를 포함하고, 진동 전류를 초음파로 변환하는 초음파발생부; 고주파 전극을 포함하고, 환부로 고주파 에너지를 출력하는 고주파발생부; 및 상기 환부 영역으로 상기 초음파 및 상기 고주파 에너지가 전달되도록 상기 초음파발생부 및 상기 고주파발생부를 제어하도록 구성되는 메인 컨트롤러;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 고강도 집속 초음파를 조사하는 트랜스듀서와 고주파를 발생하는 적어도 한 쌍의 전극이 조사부위인 초점의 온도를 높이는 하나의 모듈로서 작용하기 때문에 트랜스듀서가 높은 에너지의 초음파를 조사하지 않아도 고주파에 의해 시술부위인 초점의 온도를 시술을 위한 온도만큼 상승하게 할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전자 알에프와 고강도 집속형 초음파를 순차적으로 또는 동시에 이용하여 치료를 수행하는 발생장치에 관한 것이다.
초음파는 20KHz 이상의 주파수를 가진 파동을 의미하는 것으로 물을 투과하는 성질을 가지고 있어, 초음파 진단장치, 초음파 치료기 등 의료분야에 널리 이용되고 있다.
의료 분야에서의 초음파의 활용은 초음파의 투과 및 반사 성질을 이용한 초음파 이미지 장치가 가장 대표적이다. 예를 들면, 초음파가 인체 내를 투과하여 각각의 장기를 투과하면서, 반사되는 시간과 강도를 시각화하여 인체 내의 단면 영상을 얻는 장치가 있다.
또한, 고강도 집속 초음파에 의해 발생되는 열을 이용하여 피부 내 종양과 같은 특정 피하조직을 태워 제거하거나, 피부조직의 변성 및 재생을 유발시켜 주름개선과 같은 피부미용 또는 피부성형효과를 발생시키는 장치가 있다.
의료 분야에서의 초음파의 활용은 초음파의 투과 및 반사 성질을 이용한 초음파 이미지 장치가 가장 대표적이다. 예를 들면, 초음파가 인체 내를 투과하여 각각의 장기를 투과하면서, 반사되는 시간과 강도를 시각화하여 인체 내의 단면 영상을 얻는 장치가 있다.
또한, 고강도 집속 초음파에 의해 발생되는 열을 이용하여 피부 내 종양과 같은 특정 피하조직을 태워 제거하거나, 피부조직의 변성 및 재생을 유발시켜 주름개선과 같은 피부미용 또는 피부성형효과를 발생시키는 장치가 있다.
종래에는 고주파 조사 시에 특정한 온도 이상으로 조사지점에 제공하기 위해서 특정한 세기의 고주파 에너지를 특정시간 이상 제공하여야 하였다. 이 때, 원하는 조사지점 이외의 영역에도 높은 고주파 에너지가 제공되어야 하였으며, 이에 의해 조사 시 환자가 느끼는 불편함에 발생할 수 있었다. 또한, 실제로 조사지점에 제공되어야 하는 에너지에 비해 높은 에너지를 발생장치로 신체에 제공하여야 하는 문제점도 있었다.
따라서, 본 발명은 고강도의 집속형 초음파를 이용하여 원하는 조사지점의 온도를 높임에 따라 고주파 에너지를 조사지점에 집속하여 고주파 조사를 높이는 발생장치를 제공하고자 한다.
또한, 조사지점의 온도, 조사지점의 크기, 조사지점에 고강도의 집속형 초음파와 고주파가 가해지는 시간간격 등을 조절하여, 원하는 조사범위 또는 조사목적을 수행하는 발생장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명은 고강도의 집속형 초음파를 이용하여 원하는 조사지점의 온도를 높임에 따라 고주파 에너지를 조사지점에 집속하여 고주파 조사를 높이는 발생장치를 제공하고자 한다.
또한, 조사지점의 온도, 조사지점의 크기, 조사지점에 고강도의 집속형 초음파와 고주파가 가해지는 시간간격 등을 조절하여, 원하는 조사범위 또는 조사목적을 수행하는 발생장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 발생장치는, 트랜스 듀서를 포함하고, 진동 전류를 초음파로 변환하는 초음파발생부; 고주파 전극을 포함하고, 환부로 고주파 에너지를 출력하는 고주파발생부; 및 상기 환부 영역으로 상기 초음파 및 상기 고주파 에너지가 전달되도록 상기 초음파발생부 및 상기 고주파발생부를 제어하도록 구성되는 메인 컨트롤러;를 포함한다.
이 때 메인 컨트롤러는, 상기 환부에 대한 상기 초음파발생부를 통한 초음파 제공 후, 상기 고주파발생부를 통한 고주파 에너지의 제공이 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발생장치는, 환부 표면의 온도를 측정하는 온도측정부;를 더 포함하며, 이 때 메인 컨트롤러는, 상기 온도측정부가 측정한 상기 환부 표면의 온도를 기초로 상기 고주파 에너지 또는 초음파 에너지 출력 증감을 포함한 출력 여부를 결정할 수 있다.
또한 메인 컨트롤러는, 상기 환부 내부 온도가 미리 결정된 온도 범위에 해당되도록 상기 초음파발생부를 제어하여 상기 초음파를 상기 환부에 제공할 수 있다.
또한 메인 컨트롤러는, 상기 환부 표면 온도를 기초로 상기 환부 내부 온도를 결정하고, 상기 환부 내부 온도가 미리 결정된 온도 범위에 해당하면, 상기 고주파발생부 및 상기 초음파 발생부를 제어하여 상기 고주파 에너지 및 상기 초음파 중 적어도 하나를 상기 환부로 조사하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발생장치는, 외부기기로부터 피부상태 정보를 수신하도록 마련되는 무선 통신부;를 더 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는, 상기 피부상태 정보를 기초로 상기 사용자에게 적합한 조사 모드를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발생장치는, 빛의 방출을 통하여 피부와 접촉되면 접촉된 상기 피부에 대응되는 피부 영역과 관련된 정보를 센싱하는 피부측정부;를 포함하고,
이때, 메인 컨트롤러는, 상기 피부와 관련된 정보를 기초로 조사 모드를 결정할 수 있다.
또한, 피부와 관련된 정보는, 상기 피부영역의 표면 반사율, 상기 피부영역의 표피 두께, 상기 피부영역의 표피에서의 빛 감쇄율, 상기 어느 피부의 진피에서의 빛 감쇄율 및 상기 어느 피부의 표피와 진피에서의 평균 빛 감쇄율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발생장치는, 상기 트랜스듀서와 연결되고, 적어도 하나의 모터를 포함하는 구동부;를 더 포함하고, 이 때 메인 컨트롤러는, 상기 트랜스듀서를 미리 결정된 위치로 이동하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
또한 트랜스 듀서와 상기 고주파 전극은 미리 결정된 간격으로 이격되어 배치되도록 형성되고, 또한 메인 컨트롤러는, 상기 트랜스 듀서가 미리 결정된 경로를 지나간 후, 상기 고주파 전극이 상기 미리 결정된 경로를 이동하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
이 때 메인 컨트롤러는, 상기 환부에 대한 상기 초음파발생부를 통한 초음파 제공 후, 상기 고주파발생부를 통한 고주파 에너지의 제공이 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발생장치는, 환부 표면의 온도를 측정하는 온도측정부;를 더 포함하며, 이 때 메인 컨트롤러는, 상기 온도측정부가 측정한 상기 환부 표면의 온도를 기초로 상기 고주파 에너지 또는 초음파 에너지 출력 증감을 포함한 출력 여부를 결정할 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 발생장치는, 상기 트랜스듀서와 연결되고, 적어도 하나의 모터를 포함하는 구동부;를 더 포함하고, 이 때 메인 컨트롤러는, 상기 트랜스듀서를 미리 결정된 위치로 이동하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
또한 트랜스 듀서와 상기 고주파 전극은 미리 결정된 간격으로 이격되어 배치되도록 형성되고, 또한 메인 컨트롤러는, 상기 트랜스 듀서가 미리 결정된 경로를 지나간 후, 상기 고주파 전극이 상기 미리 결정된 경로를 이동하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 고강도 집속 초음파를 조사하는 트랜스듀서와 고주파를 발생하는 적어도 한 쌍의 전극이 조사부위인 초점의 온도를 높이는 하나의 모듈로서 작용하기 때문에 트랜스듀서가 높은 에너지의 초음파를 조사하지 않아도 고주파에 의해 먼저 시술부위의 온도를 상승시켜 높은 에너지의 초음파를 조사하지 않아도 초점의 온도를 조사목표 온도까지 상승하게 할 수 있다. 그리고, 트랜스듀서가 높은 에너지의 초음파를 조사하지 않기 때문에 트랜스듀서가 설치된 시술부의 수명이 연장되어 경제적인 효과도 있다.
또한, 고주파로 천천히 온도를 상승시킨 후, 초음파로 에너지를 조사할 경우, 통증이 감소될 수 있다.
또한, 고주파로 천천히 온도를 상승시킨 후, 초음파로 에너지를 조사할 경우, 통증이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 초음파를 이용한 발생장치의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 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.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발생장치(1)의 구성도이다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발생장치(1)는 크게 본체부(10)와 조사부(20)로 구성될 수 있으며 본체부(10)와 조사부(20)는 연결될 수 있다. 예를 들어, 조사부(20)는 케이블을 통해 초음파를 이용한 발생장치(1)의 본체부(10)와 연결될 수 있다.
본체부(10)는 조사부(20)의 핸드피스(210)를 통해 카트리지(250)에 제어신호를 송신할 수 있다.
본체부(10)는 전체 시스템을 제어하는 메인 컨트롤러(110), 메모리(120), 고주파 발진기(130), 입출력 인터페이스(140), 디스플레이(150), 및 이미징 회로(160)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 초음파를 이용한 발생장치(1)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다.
메인 컨트롤러(110)는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 메인 컨트롤러(110)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 발생장치(1)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 즉, 메인 컨트롤러(110)는 후술되는 조사부(20)의 초음파발생부, 고주파발생부, 피부측정부 등을 제어하기 위한 명령을 생성하여 핸드피스(210)로 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 이하, 메인 컨트롤러(110)는 제어부(110)로 표현될 수도 있다.
메모리(120)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(120)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 발생장치(1)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(120)는 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(120)는, 후술하는 트랜스듀서(221)의 움직임패턴 또는 주파수의 세기 등에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 이를 통해, 메모리(120)는 카트리지 하우징 내에서 트랜스듀서(221)의 이동경로, 이동속도, 신호세기 등을 프로그램된 특정한 조사모드로 저장할 수 있다.
고주파 발진기(130)는 반결합 발진기, 마이너스성 저항 발진기 및 수정 발진기 등을 포함할 수 있다. 고주파 발진기(130)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 발생장치(1)의 카트리지(250) 내부에 지속적인 진동 전류를 방출함으로써 카트리지(250) 내부의 트랜스듀서(221)가 같은 주파수의 초음파로 변화할 수 있도록 한다.
입출력 인터페이스(140)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 초음파를 이용한 발생장치(1)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다.
일실시예로, 입출력 인터페이스(140)는 무선통신부(141)를 포함할 수 있다. 무선통신부(141)는 외부기기로부터 데이터를 수신하여 제어부(110)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선통신부(141)는 외부기기에 해당하는 피부상태측정장치로부터 측정값 또는 피부상태정보를 수신할 수 있다. 발생장치(1)는 환자에 대한 피부상태정보를 수신하여 사용자에게 적합한 조사모드를 결정할 수 있다.
다른 일실시예로, 입출력 인터페이스(140)는 버튼부 또는 터치스크린을 포함할 수 있다. 버튼부 또는 터치스크린를 통해, 사용자는 발생장치(1)의 조사모드를 선택할 수 있다. 사용자의 편의를 위해, 버튼부는 후술되는 핸드피스에 구비되어 케이블을 통해 발생장치(1)로 입력값이 전달될 수 있다.
디스플레이(150)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 발광 다이오드(lightemitting diode(LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(150)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치 입력을 수신할 수 있다.
또한, 전원공급부를 더 포함할 수 있다. 조사부(20)의 고주파발생부가 고주파를 출력할 수 있도록 전원을 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본체부(10)는 이미징회로(160)를 더 포함할 수 있다. 이미징 회로(150)는 메인 컨트롤러(110)가 출력한 피부 조직의 구조 정보를 이용하여 이미지화할 수 있다. 즉, 이미징 회로(160)는 트랜스듀서(221)가 수신한 반사된 초음파의 시간 및 강도를 메인 컨트롤러(110)가 분석하면, 상기 분석결과를 메인 컨트롤러(110)로부터 수신하여 이미지로 변환하는 역할을 수행할 수 있다. 이미징 회로(150)는 피부 조직의 구조 정보를 영상으로 출력하는 경우에만 필요한 구성요소로서 피부 조직의 구조정보를 영상으로 출력하지 않는 경우에는 생략할 수 있다.
조사부(20)는 핸드피스(210), 초음파발생부(220), 고주파발생부(230), 피부측정부(240) 등을 포함할 수 있다. 초음파발생부(220)는 카트리지(250) 내부에 구비될 수 있고, 고주파발생부(230) 또는 피부측정부(240)가 초음파발생부(220)와 동시 또는 순차적으로 사용되는 경우에 카트리지 내부 또는 표면에 구비될 수 있다. 핸드피스(210)는 본체부(10)와 초음파발생부(220), 고주파발생부(230), 피부측정부(240)을 연결하는 역할을 수행한다.
초음파발생부(220)는 조사용 초음파를 발생하여 환부에 제공하는 역할을 한다. 초음파발생부(220)는 카트리지(250) 내부에 구비될 수 있고, 트랜스듀서(221)를 포함할 수 있다. 카트리지(250)는 하우징 및 트랜스듀서(221)를 포함할 수 있다.
트랜스듀서(221)는 본체부(10)로부터 고주파 펄스를 수신 받아 초음파(예를 들어, 고강도 집속형 초음파)로 변환하는 역할을 수행할 수 있다. 트랜스듀서(221)는 핸드피스(210)와 탈착 및 부착이 가능할 수 있다.
트랜스듀서(221)는 하나의 초점을 향하여 초음파가 조사되도록 형성 및 배치될 수 있다. 트랜스듀서(221)의 단면 구조는 오목한(Concave) 형상(예를 들어, 반구형상)을 가지고 있는데, 이에 따라 초음파 트랜스듀서(221)에서 발생된 초음파는 트랜스듀서(221)의 오목한 중심점으로 집속될 수 있다. 이처럼 트랜스듀서(221)의 오목한 중심점에서는 초음파의 집속점이 형성될 수 있다. 또한, 음향창과 정렬된 출력면을 갖도록 배치되어 있다.
트랜스듀서(221)는 곡률에 따라 동일한 Z축 상의 위치에서 집속점의 깊이가 상이하게 형성될 수 있다. 또한, 트랜스듀서(221)는 피에조의 크기에 따라 집속점에 동일한 에너지 전달 시에 피부 표면의 단위면적당 가해지는 에너지의 세기를 조절할 수 있다.
핸드피스(210)를 통해 본체부(10)와 카트리지(250)이 연결됨으로써 카트리지(250) 내 트랜스듀서(221)를 제어할 수 있다.
상기 하우징 내부에 트랜스듀서(221)가 설치될 수 있다. 또한, 하우징의 내부 공간은 빈공간일 수 있고, 음향 액체로 채워질 수 있다. 음향액체는, 트랜스듀서(221)에서 발생된 초음파가 시술대상자의 피부조직 내부로 전달하는 매질로 작용함과 동시에, 트랜스듀서(221)에서 발생된 열을 냉각시키는 역할도 수행할 수 있다. 음향 액체는 탈기수인 것이 바람직하다.
상기 하우징 내에 음향 액체가 채워지는 경우, 카트리지(250) 내의 음향 액체의 손실을 방지하기 위해서 카트리지(250)은 내부와 외부가 완전하게 밀폐되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징 내에 음향 액체가 채워지는 경우, 상기 하우징은 음향 액체가 통과하도록 유입공 및 유출공이 형성될 수 있다. 상기 유입공 및 유출공은 음향 액체 공급 펌프에 연결되어 있어 상기 음향 액체가 상기 내부 공간과 상기 액체 공급 사이에서 흐를 수 있다. 하우징 내부에 채워지는 액체를 순환시킴에 따라 피부에 접촉되는 부분의 온도를 낮출 수 있다(즉, 냉각효과를 제공할 수 있다.)
또한, 카트리지(250)은 하우징(즉, 카트리지)의 일측에 형성되어 환자의 피부 쪽에 접촉되어 트랜스듀서(221)에서 발생된 초음파를 환자측으로 전달하기 위한 음파전달부를 더 포함할 수 있다. 상기 음파전달부는 카트리지 하우징의 하부에 결합되어 밀폐하는 필름 등과 같은 투과창이 될 수도 있다.
카트리지(250)은 이미지 프로브를 더 포함할 수 있다. 이미지 프로브는 시술대상자의 피부 조직의 구조 정보를 획득하기 위해서 이미지용 초음파 트랜스듀서일 수 있다. 이미지 프로브가 설치되어 있는 경우, 초음파를 조사할 초점 부위의 피부조직을 이미지화하여 피부조직 부위의 열 응고 상태를 관찰할 수도 있다.
이미지 프로브는 생체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파의 미약한 신호를 감지하여 받아들이도록 설계되어 있다. 이미지 프로브는, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 집속점으로부터 수직 상방에 이격 배치되고, 조사된 초음파를 주위 간섭 없이 효과적으로 수렴할 수 있는 구조를 갖는다.
이미지 프로브를 더 포함하는 경우, 트랜스듀서(221)(즉, 조사용 초음파 트랜스듀서)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 일실시예로, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)는 오목한(Concave) 형상(예를 들어, 반구형상)을 가지면서 집속점의 수직 상방에 이미지 프로브에 구비될 수 있다. 이를 통해, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 중앙 영역에는 이미지 프로브가 배치됨에 따라 초음파를 제공하지 못하고, 이미지 프로브를 중심으로 배치된 트랜스듀서(221)의 피에조에서 초음파를 생성하여 제공할 수 있다.
또한, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)가 이미지 프로브로 인해 반구 형태를 가지지 않고 평면으로 구현될 수도 있다. 이 때, 초음파의 집속을 위해, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 하부에 고강도 집속 초음파가 집속점을 형성할 수 있도록 음향 렌즈가 설치될 수 있다. 반면, 이미지 프로브 아래에는 집속점을 필요로 하지 않기 때문에 음향렌즈가 설치되지 않을 수 있다.
상기 고주파발생부(230)는 환부의 표피에 접촉 또는 근접됨에 따라 환부에 고주파 에너지를 전달하여 심부열을 발생시키는 기능을 수행한다. 상기 고주파발생부(230)는 고주파 발진부(231), 고주파 출력부(232) 및 전극부(233)을 포함할 수 있다. 고주파 발진부(231)는 상기 제어부(110)로부터 출력되는 펄스발진신호에 의해 고주파 신호를 출력하는 역할을 수행할 수 있다. 그 후, 고주파 출력부(232)는 상기 고주파 발진부(121)의 출력을 인가받고 상기 제어부(110)의 제어신호를 인가 받아 고전압 저전류 형태의 고주파 출력을 수행할 수 있다. 전극부(233)는 고주파 출력부(232)에 의해 생성되는 고주파에너지를 환부 표면으로 전달하는 역할을 할 수 있다. 여기서 상기 고주파의 파형은 구형파, 삼각파, 정현파 및 계단파 등 다양한 파형을 가지도록 구성할 수 있다.
상기 피부측정부(240)는 피부와 관련된 정보를 센싱할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 피부측정부(240)에 의해 센싱되어 산출된 정보를 기반으로 적절한 모드를 적용할 수 있다. 제어부(110)는, 상기 피부측정부가 어느 피부에 접촉되면, 상기 접촉된 어느 피부와 관련된 정보를 센싱하도록 제어할 수 있다. 피부측정부는 빛을 접촉된 피부로 방출하고, 상기 접촉된 피부로부터 반사되는 빛에 근거하여 상기 접촉된 피부와 관련된 정보를 센싱할 수 있다.
특정한 피부영역과 관련된 정보는, 상기 피부영역의 표면 반사율, 상기 피부영역의 표피 두께, 상기 피부영역의 표피에서의 빛 감쇄율, 상기 어느 피부의 진피에서의 빛 감쇄율, 상기 어느 피부의 표피와 진피에서의 평균 빛 감쇄율 등을 포함할 수 있다.
상기 제어부(110)는 피부측정부에 의해 획득된 특정한 피부영역과 관련된 정보를 기반으로 조사모드를 결정할 수 있다. 상기 피부측정부가 조사를 수행하는 카트리지(250)과 동일하게 핸드피스(210)에 구비되므로, 사용자는 피부측정부를 통해 환자의 피부상태를 측정한 후 바로 조사를 수행할 수 있어서 간편할 수 있다.
고주파발생부(230)와 초음파발생부(220)는 하나의 구성(예를 들어, 카트리지(250)) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 고주파발생부(230)의 전극(233)과 초음파발생부(220)의 조사용 트랜스듀서(221)가 함께 배치되어 동일한 조사지점에 동시에 또는 순차적으로 출력되도록 할 수 있다. 이를 통해, 초음파 발생을 함께 함에 따라 고주파 조사를 높일 수 있다. 고주파 특성상 임피던스가 낮은 곳으로 많이 흐르게 되고 온도가 높으면 임피던스가 낮아지는 특성을 활용하여, 고강도 집속 초음파를 먼저 조사해서 환부의 조사부위의 온도를 높이고, 온도가 높아진 상태에서 고주파를 인가해 더 높은 온도로 높여 조사를 극대화할 수 있다. 즉, 이는 고주파의 온도가 높은 쪽으로 전달되는 원리를 이용한 것으로, 조사 효율을 더욱 높이기 위한 것이다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 발생장치(1)를 이용하여 피하지방층의 지방을 분해하는 경우, 시술부위의 온도를 섭씨 50도 정도로 올려주어야 하는데, 본 발명에 따른 트랜스듀서의 집속형 초음파에 의해 섭씨 39도 내지 40도로 시술부위의 온도를 상승시키고, 고주파 전극에서 발생하는 고주파에 의해 고주파 에너지가 열에너지로 전환함에 따라 조사부위인 초점 의 온도를 약 섭씨 10도 정도를 더 올려주게 된다.
일실시예로, 트랜스듀서의 중앙 부분에 고주파출력부의 전극이 배치될 수 있다. 예를 들어, 가운데에 환부 표면에 접촉되거나 이격될 수 있는 고주파 전극(233)이 배치되고, 해당 고주파출력부의 전극 주변에 하나 이상의 트랜스듀서(221)가 배치될 수 있다. 하나의 반구형 피에조로 이루어지는 경우, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 집속점으로부터 수직 상방에 고주파 전극(233)이 배치될 수 있고, 고주파 전극이 배치되는 영역에서는 초음파를 생성하지 않을 수 있다. 또한, 예를 들어, 고주파 전극(233)을 중심으로 동일한 집속점을 가지는 복수의 피에조가 배치될 수 있다.
다른 일실시예로, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)를 중앙에 배치하고, 상기 트랜스듀서(221)의 주변에 고주파 전극(233)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 트랜스듀서(221)의 아래쪽 좌우에 설치되어 고주파를 발생시키는 한 쌍의 전극(233)이 배치될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 피에조에서 제공되는 초음파에 의해 특정영역의 온도가 높아지면, 환부로 제공되는 고주파는 온도가 높은 영역이 임피던스가 낮음에 따라 집속되게 되므로, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)가 중앙에 배치되고 주변에 고주파전극(233)이 배치되어도 다른 실시예와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
또 다른 일실시예로, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)와 고주파출력부(233)는 특정한 간격이 이격되어 연속적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 후술되는 바와 같이, 카트리지 내에서 트랜스듀서(221)와 고주파발생부(230)의 하나 이상의 전극(233)이 핸드피스의 구동부에 의해 이동하는 경우, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)가 먼저 이동한 후 해당 경로를 고주파 전극(233)이 따라 이동하는 구조로 구성될 수 있다. 이를 통해, 트랜스듀서(221)가 지나감에 따라 고강도 집속 초음파가 제공되어 온도가 높아진 지점을 고주파전극(233)이 지나감에 따라 고주파를 제공하여 온도를 더 높일 수 있다.
다만, 초음파발생부(220)와 고주파발생부(230)가 함께 배치되는 구조는 이에 한정되지 아니하고, 동일한 환부 영역에 동시 또는 순차적으로 제공할 수 있는 다양한 구조가 적용될 수 있다. 또한, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)와 고주파출력부(232)/고주파 전극(233)의 배치관계가 조절/변경 가능하도록 구현될 수도 있다.
조사용 초음파 트랜스듀서(221)와 고주파 전극(233)를 순차적으로 사용하여 환부의 조사를 수행하는 경우, 핸드피스(210)의 선단부 또는 핸드피스(210)에 연결된 카트리지(250)를 환부의 표면에 접촉한 후 초음파 출력을 통해 초음파 진동시키는 제1단계와, 환부 표면 온도를 검출하여 환부 내부 온도가 설정된 온도 이상인가를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 상기 환부 내부의 온도가 설정온도 미만이면 상기 초음파 출력을 계속 수행하고, 상기 환부 내부의 온도가 설정온도 이상이면 일정시간동안 고주파발생부(230)에 의해 고주파 전류를 인가하는 제3단계를 포함하여 수행될 수 있다.
조사용 초음파 트랜스듀서(221)와 고주파 전극(233)이 카트리지(250) 내부에 함께 구비되는 경우, 후술되는 구동부(211)에 의해 개별적으로 움직임이 제어될 수도 있다. 예를 들어, 조사용 초음파 트랜스듀서와 고주파 전극가 Z축 방향으로 개별적으로 이동할 수도 있다.
또한, 조사부(20)(또는 카트리지)는 초음파발생부(230)를 통해 환부 영역에 초음파를 제공한 후 특정 온도에 도달 시에 고주파를 제공하기 위해, 환부 표면 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함할 수 있다. 즉, 온도측정부가 환부 표면의 온도를 측정함에 따라, 환부 표면의 온도을 통해 환부 내부 온도를 간접 검출하여 환부 내부 온도가 적정 온도의 범위에 도달했을 때 고주파 전기에너지가 2차로 조사될 수 있도록 할 수 있다.
핸드피스(210)는 구동부(211)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동부(211)는 하나 이상의 모터로 구성될 수 있다. 각 모터는 솔레노이드, 스텝 모터, 리니어 모터 등을 이용하여 다양하게 구성할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 하나 이상의 모터를 생략할 수 있고, 다른 구성요소를 이용하여 모터와 유사한 구동 동력을 부여할 수도 있다.
후술되는 트랜스듀서(221)는 구동부(211)의 하나 이상의 모터와 물리적으로 연결되도록 구성할 수 있다. 또한, 구동부의 하나 이상의 모터는 카트리지(250) 자체와 물리적으로 연결되어 이동될 수도 있다.
일실시예로, 구동부가 1개의 모터를 포함하는 경우, 직선 형태로 트랜스듀서를 이동시킬 수 있다. 또한, 구동부는 모터 회전여부 및 회전속도의 조절을 통해 트랜스듀서의 다양한 움직임을 구현할 수 있다. 예를 들어, 초음파를 이용한 발생장치(1)는 구동부 내 모터의 일정한 속도로 회전을 통해 트랜스듀서가 직선으로 이동하는 이동모드를 구현할 수 있다. 또한, 예를 들어, 초음파를 이용한 발생장치(1)는 특정한 이격거리를 이동하여 특정한 시간동안 정지하여 초음파를 특정 위치에 제공하는 모드를 구현할 수 있다.
다른 일실시예로, 구동부가 2개의 모터를 포함하는 경우, X축 이동 모터 및 Y축 이동 모터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동부(211)는 제1트랙(즉, X축 이동 트랙)과 제2트랙(즉, Y축 이동 트랙)을 구비하고, 제1모터(즉, X축 이동 모터) 및 제2모터(즉, Y축 이동 모터)를 구동하여 X축 및 Y축 방향으로 트랜스듀서를 이동시킬 수 있다.
한 쌍의 제1트랙은 각각 일정 길이의 바아 형상을 가지며, 카트리지(250)이 탈부착되는 핸드피스(210) 영역에 나란하게 배치될 수 있다. 제2트랙은 일정 길이의 바 형상을 가지며, 제1트랙과 직각을 이루며 배치되고, 한 쌍의 제1트랙 상에서 이동가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 제2트랙 상에 이동가능하게 트랜스듀서가 연결되어 있고, 제2트랙에 해당하는 바를 제1트랙 상에서 이동시킴에 따라 트랜스듀서를 Y축 방향으로 이동시키고, 제2트랙 상에서 트랜스듀서를 X축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 통해, 구동부(211)는 2차원 평면 상의 트랜스듀서(221) 움직임을 구현할 수 있다.
또 다른 일실시예로, 구동부가 3개의 모터를 포함하는 경우, X축 이동 모터, Y축 이동 모터 및 Z축 이동 모터를 포함할 수 있다. 각 축에 장착된 모터는 트랜스듀서(221)의 일정 범위 내에서 직선 왕복 운동을 할 수 있는 동력을 부여할 수 있다. 예를 들면, Z축 모터는 트랜스듀서(221)의 집속점 깊이를 조절할 수 있도록 트랜스듀서(221)의 상하 높이를 조절하고, X축 모터 및 Y축 모터는 Z축과 수직이 되는 평면 상에서 트랜스듀서(221)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 평행한 제1트랙이 상하로 이동시킬 수 있도록 평행하게 배치된 제3트랙을 더 포함할 수 있고, 제3모터(즉, Z축 이동 모터)가 회전하여 Z축방향으로 제1트랙 및 제2트랙을 평행하게 이동시킬 수 있다. 각 모터는 트랜스듀서(221)의 X축, Y축 및 Z축 이동을 제어하도록 구성할 수 있다.
또한, 핸드피스(210)는 핸드피스 컨트롤러(212)를 포함할 수 있다. 핸드피스 컨트롤러(212)는 메인 컨트롤러(110)로부터 신호를 받아 핸드피스(120)의 구동부(211)를 제어할 수 있고, 본체부(110)와 연결부 사이의 신호의 허브역할을 수행할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발생장치(1)의 구성도이다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발생장치(1)는 크게 본체부(10)와 조사부(20)로 구성될 수 있으며 본체부(10)와 조사부(20)는 연결될 수 있다. 예를 들어, 조사부(20)는 케이블을 통해 초음파를 이용한 발생장치(1)의 본체부(10)와 연결될 수 있다.
본체부(10)는 조사부(20)의 핸드피스(210)를 통해 카트리지(250)에 제어신호를 송신할 수 있다.
본체부(10)는 전체 시스템을 제어하는 메인 컨트롤러(110), 메모리(120), 고주파 발진기(130), 입출력 인터페이스(140), 디스플레이(150), 및 이미징 회로(160)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 초음파를 이용한 발생장치(1)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다.
메인 컨트롤러(110)는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 메인 컨트롤러(110)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 발생장치(1)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 즉, 메인 컨트롤러(110)는 후술되는 조사부(20)의 초음파발생부, 고주파발생부, 피부측정부 등을 제어하기 위한 명령을 생성하여 핸드피스(210)로 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 이하, 메인 컨트롤러(110)는 제어부(110)로 표현될 수도 있다.
메모리(120)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(120)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 발생장치(1)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(120)는 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(120)는, 후술하는 트랜스듀서(221)의 움직임패턴 또는 주파수의 세기 등에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 이를 통해, 메모리(120)는 카트리지 하우징 내에서 트랜스듀서(221)의 이동경로, 이동속도, 신호세기 등을 프로그램된 특정한 조사모드로 저장할 수 있다.
고주파 발진기(130)는 반결합 발진기, 마이너스성 저항 발진기 및 수정 발진기 등을 포함할 수 있다. 고주파 발진기(130)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 발생장치(1)의 카트리지(250) 내부에 지속적인 진동 전류를 방출함으로써 카트리지(250) 내부의 트랜스듀서(221)가 같은 주파수의 초음파로 변화할 수 있도록 한다.
입출력 인터페이스(140)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 초음파를 이용한 발생장치(1)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다.
일실시예로, 입출력 인터페이스(140)는 무선통신부(141)를 포함할 수 있다. 무선통신부(141)는 외부기기로부터 데이터를 수신하여 제어부(110)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선통신부(141)는 외부기기에 해당하는 피부상태측정장치로부터 측정값 또는 피부상태정보를 수신할 수 있다. 발생장치(1)는 환자에 대한 피부상태정보를 수신하여 사용자에게 적합한 조사모드를 결정할 수 있다.
다른 일실시예로, 입출력 인터페이스(140)는 버튼부 또는 터치스크린을 포함할 수 있다. 버튼부 또는 터치스크린를 통해, 사용자는 발생장치(1)의 조사모드를 선택할 수 있다. 사용자의 편의를 위해, 버튼부는 후술되는 핸드피스에 구비되어 케이블을 통해 발생장치(1)로 입력값이 전달될 수 있다.
디스플레이(150)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 발광 다이오드(lightemitting diode(LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(150)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치 입력을 수신할 수 있다.
또한, 전원공급부를 더 포함할 수 있다. 조사부(20)의 고주파발생부가 고주파를 출력할 수 있도록 전원을 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본체부(10)는 이미징회로(160)를 더 포함할 수 있다. 이미징 회로(150)는 메인 컨트롤러(110)가 출력한 피부 조직의 구조 정보를 이용하여 이미지화할 수 있다. 즉, 이미징 회로(160)는 트랜스듀서(221)가 수신한 반사된 초음파의 시간 및 강도를 메인 컨트롤러(110)가 분석하면, 상기 분석결과를 메인 컨트롤러(110)로부터 수신하여 이미지로 변환하는 역할을 수행할 수 있다. 이미징 회로(150)는 피부 조직의 구조 정보를 영상으로 출력하는 경우에만 필요한 구성요소로서 피부 조직의 구조정보를 영상으로 출력하지 않는 경우에는 생략할 수 있다.
조사부(20)는 핸드피스(210), 초음파발생부(220), 고주파발생부(230), 피부측정부(240) 등을 포함할 수 있다. 초음파발생부(220)는 카트리지(250) 내부에 구비될 수 있고, 고주파발생부(230) 또는 피부측정부(240)가 초음파발생부(220)와 동시 또는 순차적으로 사용되는 경우에 카트리지 내부 또는 표면에 구비될 수 있다. 핸드피스(210)는 본체부(10)와 초음파발생부(220), 고주파발생부(230), 피부측정부(240)을 연결하는 역할을 수행한다.
초음파발생부(220)는 조사용 초음파를 발생하여 환부에 제공하는 역할을 한다. 초음파발생부(220)는 카트리지(250) 내부에 구비될 수 있고, 트랜스듀서(221)를 포함할 수 있다. 카트리지(250)는 하우징 및 트랜스듀서(221)를 포함할 수 있다.
트랜스듀서(221)는 본체부(10)로부터 고주파 펄스를 수신 받아 초음파(예를 들어, 고강도 집속형 초음파)로 변환하는 역할을 수행할 수 있다. 트랜스듀서(221)는 핸드피스(210)와 탈착 및 부착이 가능할 수 있다.
트랜스듀서(221)는 하나의 초점을 향하여 초음파가 조사되도록 형성 및 배치될 수 있다. 트랜스듀서(221)의 단면 구조는 오목한(Concave) 형상(예를 들어, 반구형상)을 가지고 있는데, 이에 따라 초음파 트랜스듀서(221)에서 발생된 초음파는 트랜스듀서(221)의 오목한 중심점으로 집속될 수 있다. 이처럼 트랜스듀서(221)의 오목한 중심점에서는 초음파의 집속점이 형성될 수 있다. 또한, 음향창과 정렬된 출력면을 갖도록 배치되어 있다.
트랜스듀서(221)는 곡률에 따라 동일한 Z축 상의 위치에서 집속점의 깊이가 상이하게 형성될 수 있다. 또한, 트랜스듀서(221)는 피에조의 크기에 따라 집속점에 동일한 에너지 전달 시에 피부 표면의 단위면적당 가해지는 에너지의 세기를 조절할 수 있다.
핸드피스(210)를 통해 본체부(10)와 카트리지(250)이 연결됨으로써 카트리지(250) 내 트랜스듀서(221)를 제어할 수 있다.
상기 하우징 내부에 트랜스듀서(221)가 설치될 수 있다. 또한, 하우징의 내부 공간은 빈공간일 수 있고, 음향 액체로 채워질 수 있다. 음향액체는, 트랜스듀서(221)에서 발생된 초음파가 시술대상자의 피부조직 내부로 전달하는 매질로 작용함과 동시에, 트랜스듀서(221)에서 발생된 열을 냉각시키는 역할도 수행할 수 있다. 음향 액체는 탈기수인 것이 바람직하다.
상기 하우징 내에 음향 액체가 채워지는 경우, 카트리지(250) 내의 음향 액체의 손실을 방지하기 위해서 카트리지(250)은 내부와 외부가 완전하게 밀폐되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징 내에 음향 액체가 채워지는 경우, 상기 하우징은 음향 액체가 통과하도록 유입공 및 유출공이 형성될 수 있다. 상기 유입공 및 유출공은 음향 액체 공급 펌프에 연결되어 있어 상기 음향 액체가 상기 내부 공간과 상기 액체 공급 사이에서 흐를 수 있다. 하우징 내부에 채워지는 액체를 순환시킴에 따라 피부에 접촉되는 부분의 온도를 낮출 수 있다(즉, 냉각효과를 제공할 수 있다.)
또한, 카트리지(250)은 하우징(즉, 카트리지)의 일측에 형성되어 환자의 피부 쪽에 접촉되어 트랜스듀서(221)에서 발생된 초음파를 환자측으로 전달하기 위한 음파전달부를 더 포함할 수 있다. 상기 음파전달부는 카트리지 하우징의 하부에 결합되어 밀폐하는 필름 등과 같은 투과창이 될 수도 있다.
카트리지(250)은 이미지 프로브를 더 포함할 수 있다. 이미지 프로브는 시술대상자의 피부 조직의 구조 정보를 획득하기 위해서 이미지용 초음파 트랜스듀서일 수 있다. 이미지 프로브가 설치되어 있는 경우, 초음파를 조사할 초점 부위의 피부조직을 이미지화하여 피부조직 부위의 열 응고 상태를 관찰할 수도 있다.
이미지 프로브는 생체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파의 미약한 신호를 감지하여 받아들이도록 설계되어 있다. 이미지 프로브는, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 집속점으로부터 수직 상방에 이격 배치되고, 조사된 초음파를 주위 간섭 없이 효과적으로 수렴할 수 있는 구조를 갖는다.
이미지 프로브를 더 포함하는 경우, 트랜스듀서(221)(즉, 조사용 초음파 트랜스듀서)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 일실시예로, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)는 오목한(Concave) 형상(예를 들어, 반구형상)을 가지면서 집속점의 수직 상방에 이미지 프로브에 구비될 수 있다. 이를 통해, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 중앙 영역에는 이미지 프로브가 배치됨에 따라 초음파를 제공하지 못하고, 이미지 프로브를 중심으로 배치된 트랜스듀서(221)의 피에조에서 초음파를 생성하여 제공할 수 있다.
또한, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)가 이미지 프로브로 인해 반구 형태를 가지지 않고 평면으로 구현될 수도 있다. 이 때, 초음파의 집속을 위해, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 하부에 고강도 집속 초음파가 집속점을 형성할 수 있도록 음향 렌즈가 설치될 수 있다. 반면, 이미지 프로브 아래에는 집속점을 필요로 하지 않기 때문에 음향렌즈가 설치되지 않을 수 있다.
상기 고주파발생부(230)는 환부의 표피에 접촉 또는 근접됨에 따라 환부에 고주파 에너지를 전달하여 심부열을 발생시키는 기능을 수행한다. 상기 고주파발생부(230)는 고주파 발진부(231), 고주파 출력부(232) 및 전극부(233)을 포함할 수 있다. 고주파 발진부(231)는 상기 제어부(110)로부터 출력되는 펄스발진신호에 의해 고주파 신호를 출력하는 역할을 수행할 수 있다. 그 후, 고주파 출력부(232)는 상기 고주파 발진부(121)의 출력을 인가받고 상기 제어부(110)의 제어신호를 인가 받아 고전압 저전류 형태의 고주파 출력을 수행할 수 있다. 전극부(233)는 고주파 출력부(232)에 의해 생성되는 고주파에너지를 환부 표면으로 전달하는 역할을 할 수 있다. 여기서 상기 고주파의 파형은 구형파, 삼각파, 정현파 및 계단파 등 다양한 파형을 가지도록 구성할 수 있다.
상기 피부측정부(240)는 피부와 관련된 정보를 센싱할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 피부측정부(240)에 의해 센싱되어 산출된 정보를 기반으로 적절한 모드를 적용할 수 있다. 제어부(110)는, 상기 피부측정부가 어느 피부에 접촉되면, 상기 접촉된 어느 피부와 관련된 정보를 센싱하도록 제어할 수 있다. 피부측정부는 빛을 접촉된 피부로 방출하고, 상기 접촉된 피부로부터 반사되는 빛에 근거하여 상기 접촉된 피부와 관련된 정보를 센싱할 수 있다.
특정한 피부영역과 관련된 정보는, 상기 피부영역의 표면 반사율, 상기 피부영역의 표피 두께, 상기 피부영역의 표피에서의 빛 감쇄율, 상기 어느 피부의 진피에서의 빛 감쇄율, 상기 어느 피부의 표피와 진피에서의 평균 빛 감쇄율 등을 포함할 수 있다.
상기 제어부(110)는 피부측정부에 의해 획득된 특정한 피부영역과 관련된 정보를 기반으로 조사모드를 결정할 수 있다. 상기 피부측정부가 조사를 수행하는 카트리지(250)과 동일하게 핸드피스(210)에 구비되므로, 사용자는 피부측정부를 통해 환자의 피부상태를 측정한 후 바로 조사를 수행할 수 있어서 간편할 수 있다.
고주파발생부(230)와 초음파발생부(220)는 하나의 구성(예를 들어, 카트리지(250)) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 고주파발생부(230)의 전극(233)과 초음파발생부(220)의 조사용 트랜스듀서(221)가 함께 배치되어 동일한 조사지점에 동시에 또는 순차적으로 출력되도록 할 수 있다. 이를 통해, 초음파 발생을 함께 함에 따라 고주파 조사를 높일 수 있다. 고주파 특성상 임피던스가 낮은 곳으로 많이 흐르게 되고 온도가 높으면 임피던스가 낮아지는 특성을 활용하여, 고강도 집속 초음파를 먼저 조사해서 환부의 조사부위의 온도를 높이고, 온도가 높아진 상태에서 고주파를 인가해 더 높은 온도로 높여 조사를 극대화할 수 있다. 즉, 이는 고주파의 온도가 높은 쪽으로 전달되는 원리를 이용한 것으로, 조사 효율을 더욱 높이기 위한 것이다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 발생장치(1)를 이용하여 피하지방층의 지방을 분해하는 경우, 시술부위의 온도를 섭씨 50도 정도로 올려주어야 하는데, 본 발명에 따른 트랜스듀서의 집속형 초음파에 의해 섭씨 39도 내지 40도로 시술부위의 온도를 상승시키고, 고주파 전극에서 발생하는 고주파에 의해 고주파 에너지가 열에너지로 전환함에 따라 조사부위인 초점 의 온도를 약 섭씨 10도 정도를 더 올려주게 된다.
일실시예로, 트랜스듀서의 중앙 부분에 고주파출력부의 전극이 배치될 수 있다. 예를 들어, 가운데에 환부 표면에 접촉되거나 이격될 수 있는 고주파 전극(233)이 배치되고, 해당 고주파출력부의 전극 주변에 하나 이상의 트랜스듀서(221)가 배치될 수 있다. 하나의 반구형 피에조로 이루어지는 경우, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 집속점으로부터 수직 상방에 고주파 전극(233)이 배치될 수 있고, 고주파 전극이 배치되는 영역에서는 초음파를 생성하지 않을 수 있다. 또한, 예를 들어, 고주파 전극(233)을 중심으로 동일한 집속점을 가지는 복수의 피에조가 배치될 수 있다.
다른 일실시예로, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)를 중앙에 배치하고, 상기 트랜스듀서(221)의 주변에 고주파 전극(233)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 트랜스듀서(221)의 아래쪽 좌우에 설치되어 고주파를 발생시키는 한 쌍의 전극(233)이 배치될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)의 피에조에서 제공되는 초음파에 의해 특정영역의 온도가 높아지면, 환부로 제공되는 고주파는 온도가 높은 영역이 임피던스가 낮음에 따라 집속되게 되므로, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)가 중앙에 배치되고 주변에 고주파전극(233)이 배치되어도 다른 실시예와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
또 다른 일실시예로, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)와 고주파출력부(233)는 특정한 간격이 이격되어 연속적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 후술되는 바와 같이, 카트리지 내에서 트랜스듀서(221)와 고주파발생부(230)의 하나 이상의 전극(233)이 핸드피스의 구동부에 의해 이동하는 경우, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)가 먼저 이동한 후 해당 경로를 고주파 전극(233)이 따라 이동하는 구조로 구성될 수 있다. 이를 통해, 트랜스듀서(221)가 지나감에 따라 고강도 집속 초음파가 제공되어 온도가 높아진 지점을 고주파전극(233)이 지나감에 따라 고주파를 제공하여 온도를 더 높일 수 있다.
다만, 초음파발생부(220)와 고주파발생부(230)가 함께 배치되는 구조는 이에 한정되지 아니하고, 동일한 환부 영역에 동시 또는 순차적으로 제공할 수 있는 다양한 구조가 적용될 수 있다. 또한, 조사용 초음파 트랜스듀서(221)와 고주파출력부(232)/고주파 전극(233)의 배치관계가 조절/변경 가능하도록 구현될 수도 있다.
조사용 초음파 트랜스듀서(221)와 고주파 전극(233)를 순차적으로 사용하여 환부의 조사를 수행하는 경우, 핸드피스(210)의 선단부 또는 핸드피스(210)에 연결된 카트리지(250)를 환부의 표면에 접촉한 후 초음파 출력을 통해 초음파 진동시키는 제1단계와, 환부 표면 온도를 검출하여 환부 내부 온도가 설정된 온도 이상인가를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 상기 환부 내부의 온도가 설정온도 미만이면 상기 초음파 출력을 계속 수행하고, 상기 환부 내부의 온도가 설정온도 이상이면 일정시간동안 고주파발생부(230)에 의해 고주파 전류를 인가하는 제3단계를 포함하여 수행될 수 있다.
조사용 초음파 트랜스듀서(221)와 고주파 전극(233)이 카트리지(250) 내부에 함께 구비되는 경우, 후술되는 구동부(211)에 의해 개별적으로 움직임이 제어될 수도 있다. 예를 들어, 조사용 초음파 트랜스듀서와 고주파 전극가 Z축 방향으로 개별적으로 이동할 수도 있다.
또한, 조사부(20)(또는 카트리지)는 초음파발생부(230)를 통해 환부 영역에 초음파를 제공한 후 특정 온도에 도달 시에 고주파를 제공하기 위해, 환부 표면 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함할 수 있다. 즉, 온도측정부가 환부 표면의 온도를 측정함에 따라, 환부 표면의 온도을 통해 환부 내부 온도를 간접 검출하여 환부 내부 온도가 적정 온도의 범위에 도달했을 때 고주파 전기에너지가 2차로 조사될 수 있도록 할 수 있다.
핸드피스(210)는 구동부(211)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동부(211)는 하나 이상의 모터로 구성될 수 있다. 각 모터는 솔레노이드, 스텝 모터, 리니어 모터 등을 이용하여 다양하게 구성할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 하나 이상의 모터를 생략할 수 있고, 다른 구성요소를 이용하여 모터와 유사한 구동 동력을 부여할 수도 있다.
후술되는 트랜스듀서(221)는 구동부(211)의 하나 이상의 모터와 물리적으로 연결되도록 구성할 수 있다. 또한, 구동부의 하나 이상의 모터는 카트리지(250) 자체와 물리적으로 연결되어 이동될 수도 있다.
일실시예로, 구동부가 1개의 모터를 포함하는 경우, 직선 형태로 트랜스듀서를 이동시킬 수 있다. 또한, 구동부는 모터 회전여부 및 회전속도의 조절을 통해 트랜스듀서의 다양한 움직임을 구현할 수 있다. 예를 들어, 초음파를 이용한 발생장치(1)는 구동부 내 모터의 일정한 속도로 회전을 통해 트랜스듀서가 직선으로 이동하는 이동모드를 구현할 수 있다. 또한, 예를 들어, 초음파를 이용한 발생장치(1)는 특정한 이격거리를 이동하여 특정한 시간동안 정지하여 초음파를 특정 위치에 제공하는 모드를 구현할 수 있다.
다른 일실시예로, 구동부가 2개의 모터를 포함하는 경우, X축 이동 모터 및 Y축 이동 모터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동부(211)는 제1트랙(즉, X축 이동 트랙)과 제2트랙(즉, Y축 이동 트랙)을 구비하고, 제1모터(즉, X축 이동 모터) 및 제2모터(즉, Y축 이동 모터)를 구동하여 X축 및 Y축 방향으로 트랜스듀서를 이동시킬 수 있다.
한 쌍의 제1트랙은 각각 일정 길이의 바아 형상을 가지며, 카트리지(250)이 탈부착되는 핸드피스(210) 영역에 나란하게 배치될 수 있다. 제2트랙은 일정 길이의 바 형상을 가지며, 제1트랙과 직각을 이루며 배치되고, 한 쌍의 제1트랙 상에서 이동가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 제2트랙 상에 이동가능하게 트랜스듀서가 연결되어 있고, 제2트랙에 해당하는 바를 제1트랙 상에서 이동시킴에 따라 트랜스듀서를 Y축 방향으로 이동시키고, 제2트랙 상에서 트랜스듀서를 X축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 통해, 구동부(211)는 2차원 평면 상의 트랜스듀서(221) 움직임을 구현할 수 있다.
또 다른 일실시예로, 구동부가 3개의 모터를 포함하는 경우, X축 이동 모터, Y축 이동 모터 및 Z축 이동 모터를 포함할 수 있다. 각 축에 장착된 모터는 트랜스듀서(221)의 일정 범위 내에서 직선 왕복 운동을 할 수 있는 동력을 부여할 수 있다. 예를 들면, Z축 모터는 트랜스듀서(221)의 집속점 깊이를 조절할 수 있도록 트랜스듀서(221)의 상하 높이를 조절하고, X축 모터 및 Y축 모터는 Z축과 수직이 되는 평면 상에서 트랜스듀서(221)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 평행한 제1트랙이 상하로 이동시킬 수 있도록 평행하게 배치된 제3트랙을 더 포함할 수 있고, 제3모터(즉, Z축 이동 모터)가 회전하여 Z축방향으로 제1트랙 및 제2트랙을 평행하게 이동시킬 수 있다. 각 모터는 트랜스듀서(221)의 X축, Y축 및 Z축 이동을 제어하도록 구성할 수 있다.
또한, 핸드피스(210)는 핸드피스 컨트롤러(212)를 포함할 수 있다. 핸드피스 컨트롤러(212)는 메인 컨트롤러(110)로부터 신호를 받아 핸드피스(120)의 구동부(211)를 제어할 수 있고, 본체부(110)와 연결부 사이의 신호의 허브역할을 수행할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1 : 발생장치
10 : 본체부 20 : 조사부
110 : 메인컨트롤러 120 : 메모리
130 : 고주파 발진기 140 : 입출력 인터페이스
150 : 디스플레이 160: 이미징회로
210 : 핸드피스 211 : 구동부
212 : 핸드피스 컨트롤러
220 : 초음파발생부 221 : 트랜스듀서
230 : 고주파발생부 231 : 고주파발진기
232 : 고주파출력부 232 : 고주파 전극
240 : 피부측정부
10 : 본체부 20 : 조사부
110 : 메인컨트롤러 120 : 메모리
130 : 고주파 발진기 140 : 입출력 인터페이스
150 : 디스플레이 160: 이미징회로
210 : 핸드피스 211 : 구동부
212 : 핸드피스 컨트롤러
220 : 초음파발생부 221 : 트랜스듀서
230 : 고주파발생부 231 : 고주파발진기
232 : 고주파출력부 232 : 고주파 전극
240 : 피부측정부
Claims (12)
- 초음파 및 고주파 발생장치에 있어서,
트랜스 듀서를 통해 진동 전류를 초음파로 변환하는 초음파발생부;
고주파 전극을 통해 환부로 고주파 에너지를 출력하는 고주파발생부;
피부에 대응되는 피부영역과 관련된 정보를 센싱하는 피부측정부; 및
상기 환부의 영역으로 상기 초음파 및 상기 고주파 에너지가 전달되도록, 상기 초음파발생부 및 상기 고주파발생부를 제어하는 메인 컨트롤러; 를 포함하고,
상기 피부영역과 관련된 정보는, 표면 반사율, 표피 두께, 표피의 빛 감쇄율, 진피의 빛 감쇄율, 표피의 평균 빛 감쇄율, 진피의 평균 빛 감쇄율 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 피부영역과 관련된 정보를 기반으로 조사 모드를 결정하고,
상기 결정된 조사 모드에 따라 상기 환부의 동일한 조사 지점에서, 상기 트랜스 듀서를 통해 상기 초음파를 조사하도록 상기 초음파발생부를 제어하며, 상기 초음파 조사 이후에, 상기 고주파 전극을 통해 상기 고주파 에너지를 조사하도록 상기 고주파발생부를 제어하되,
상기 트랜스 듀서가 미리 결정된 해당 경로로 이동하여 상기 초음파의 조사를 완료하면, 상기 해당 경로를 상기 고주파 전극이 따라 이동하여 상기 고주파 에너지를 조사하도록, 상기 트랜스 듀서 및 상기 고주파 전극과 각각 연결된 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 환부의 표면의 온도를 획득하는 온도측정부; 를 더 포함하며,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 획득된 환부의 표면의 온도를 미리 결정된 특정 온도로 유지하도록,
상기 고주파 에너지 및 상기 초음파 출력의 증감을 결정하는 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치. - 제3항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 환부의 내부 온도가 미리 결정된 온도 범위에 해당하면, 상기 환부에 상기 초음파를 조사하도록, 상기 초음파발생부를 제어하는 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치. - 제4항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 환부의 표면의 온도를 기초로 상기 환부의 내부 온도를 결정하고,
상기 환부의 내부 온도가 미리 결정된 온도 범위에 해당하면, 상기 환부에 상기 고주파 에너지를 조사하도록, 상기 고주파발생부를 제어하는 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치. - 제1항에 있어서,
외부기기로부터 피부상태 정보를 수신하도록 마련되는 무선 통신부;를 더 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 피부상태 정보를 기초로 환자별 조사 모드를 결정하는 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 트랜스 듀서를 미리 결정된 위치로 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 트랜스 듀서는,
상기 초음파발생부에 포함되는 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치. - 제1항에 있어서,
상기 고주파 전극은,
상기 트랜스 듀서를 중심으로 주변에 형성되는 초음파 및 고주파를 이용한 발생장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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