JP2018525204A - 超音波及び電気刺激信号を生成する医療機器 - Google Patents

超音波及び電気刺激信号を生成する医療機器 Download PDF

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Abstract

本発明の実施形態に係る医療機器は超音波を生成する圧電素子、前記圧電素子に接し前記超音波及び外部から生成された電気刺激信号を皮膚へ伝達する伝達部、そして内面と外面を有するリング形状を有し、機能性物質収容空間を提供するために前記伝達部の一面に接するガイドを含むことができる。前記機能性物質収容空間は前記ガイドの内面及び前記伝達部の前記一面によって定義されることができる。本発明によれば、機能性物質が皮膚と接触する面積を最大化になることができる機能性物質収容空間を提供することができ、超音波を生成するための回路構成と電気刺激信号を生成するための回路構成を単純化することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は医療機器に係り、より詳細には、機能性物質を体内に効率的に伝達するための超音波と治療効果のための電気刺激信号を生成する医療機器に関する。
美容又は治療のための機能性物質を皮膚内部に効率的に注入させる多様な方法がある。しかし、人体の皮膚は皮膚が有している外部異物質に対する抵抗力によって、注入の効率性を高めるには限界がある。したがって、皮膚の内側に機能性物質を効率的に注入するために、電気的反発力を利用するイオン泳動技術又は超音波を利用する音波泳動技術が使用されている。
イオン泳動技術は体内に投入しようとする電荷を帯びる機能性物質を皮膚に塗布する方法を利用する。このために、機能性物質が塗布された皮膚に、電荷を帯びる機能性物質と同じ電荷を帯びる電極板を付着し、人体の他の部位に反対電極を帯びる電極板を付着する等の方法を利用して機能性物質を体内に投入させる。
音波泳動技術は一時的に皮膚の抵抗を下げ、機能性物質を体内に注入するために超音波の微細気泡形成機能を利用する。このために、機能性物質を皮膚に塗布し、超音波を生成する機器を利用して揉んでやる方法が使用される。しかし、一般的な超音波機器をしようすることにおいて、機能性物質が皮膚へ注入される効率を増加させるために高出力の超音波を利用することによって体内で発熱が発することもある。このような発熱は皮膚の細胞を怪死させる問題を発生することもある。反面、細胞の怪死を防止するために超音波の出力を弱化させれば、機能性物質の皮膚への注入効率が減少する問題がある。
そして、機能性物質を皮膚に直接塗布して超音波機器を利用しても揉んでやる方式を利用して機能性物質を体内に投入させる場合、皮膚に塗布される機能性物質の厚さを一定に維持させることができない問題点がある。これは機能性物質の皮膚への注入効率を減少させる要因になる。
一方、機能性物質を格納するために超音波機器に別の格納空間を設ける場合、機能性物質を格納するための格納空間の構造によって超音波の反射及び歪曲が発生することができる。これは機能性物質の皮膚への注入効率を減少させる要因である。したがって、皮膚と接する機能性物質の厚さを一定に維持させ、超音波の反射及び歪曲を最小化させることができる機能性物質格納空間を構成することは非常に重要である。
本発明の目的は機能性物質を皮膚へ効率的に注入するための超音波と治療効果のための電気刺激信号を生成する医療機器を提供することにある。
本発明の実施形態に係る医療機器は超音波を発生する圧電素子、前記圧電素子に接し、前記超音波及び外部から生成された電気刺激信号を皮膚へ伝達する伝達部、そして内面と外面とを有するリング形状を有し、機能性物質収容空間を提供するために前記伝達部の一面に接するガイドを含み、前記機能性物質収容空間は前記ガイドの内面及び前記伝達部の前記一面によって定義されることができる。
本発明の実施形態に係る医療機器は電気刺激信号を生成する電気刺激制御器、そして超音波制御器の制御の下に超音波を生成する圧電素子、及び機能性物質を収容するために深さの方向に形成されるハウジングを含む超音波生成及び伝達素子を含み、前記超音波生成及び伝達素子は前記超音波を利用して前記ハウジングに提供された前記機能性物質を皮膚に伝達するように構成され、前記超音波生成及び伝達素子は前記電気刺激信号を前記皮膚に伝達するように構成され、前記ハウジングは前記深さの方向に沿って一定な内径を有することができる。
本発明の実施形態に係る医療機器は第１極性を有する第１電気刺激信号及び第２極性を有する第２電気刺激信号を生成する電気刺激制御器、超音波制御器の制御の下に超音波を生成する第１圧電素子、及び機能性物質を収容するために深さの方向に形成される第１ハウジングを含む第１超音波生成及び伝達素子、そして前記超音波制御器の制御の下に前記超音波を生成する第２圧電素子、及び前記機能性物質を収容するために前記深さの方向に形成される第２ハウジングを含む第２超音波生成及び伝達素子を含み、前記第１超音波生成及び伝達素子と前記第２超音波生成及び伝達素子とは前記超音波を利用して前記第１ハウジングと前記第２ハウジングに提供された前記機能性物質を皮膚に各々伝達するように構成され、前記第１超音波生成及び伝達素子は前記第１ハウジングを通じて前記第１電気刺激信号を前記皮膚に伝達するように構成され、前記第２超音波生成及び伝達素子は前記第２ハウジングを通じて前記第２電気刺激信号を前記皮膚に伝達するように構成され、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの各々は前記深さの方向に沿って一定な内径を有することができる。
本発明の実施形態によれば、機能性物質を皮膚へ効率的に注入するための超音波と治療効果のための電気刺激信号を生成する医療機器を提供することができる。
本発明の実施形態によれば、機能性物質が皮膚と接触する面積を最大化することができる機能性物質収容空間を提供することができる。
本発明の実施形態によれば、超音波を生成するための回路構成と電気刺激信号を生成するための回路構成を単純化することができるので、費用を節減することができる。
本発明の実施形態に係る医療機器を例示的に示す図面である。 図１に図示された超音波生成及び伝達素子を例示的に示す図面である。 本発明の実施形態に係る医療機器を例示的に示す図面である。 図２及び図３に図示された医療機器によって生成される超音波と電気刺激信号の波形を概略的に示すグラフである。 図２及び図３に図示された医療機器によって生成される超音波と電気刺激信号の波形を概略的に示すグラフである。 本発明の実施形態に係る医療機器のガイドの多様な形態を例示的に示す図面である。 図１に図示された超音波生成及び伝達素子を例示的に示す図面である。 本発明の実施形態に係る医療機器を例示的に示す図面である。 本発明の実施形態に係る医療機器を例示的に示す図面である。 図９に図示された医療機器によって生成される超音波と電気刺激信号の波形を概略的に示すグラフである。 本発明の実施形態に係る医療機器を例示的に示す図面である。
〔発明の実施のための最良の形態〕
本発明の実施のための最善の形態を示す図面は図２である。
〔発明の実施形態〕
以下では、本発明の技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる程度に、本発明の実施形態が明確であり、詳細に記載される。
図１は本発明の実施形態に係る医療機器を例示的に示す図面である。図１を参照すれば、医療機器１００は制御器１１０、第１超音波生成及び伝達素子１２０、及び第２超音波生成及び伝達素子１３０を含む。本実施形態で、医療機器１００は２つの超音波生成及び伝達素子１２０、１３０を含むことと図示されたが、実施形態によって、医療機器１００は１つの超音波生成及び伝達素子を含むように具現されることができる。
医療機器１００は超音波を利用して機能性物質を皮膚へ注入するように構成される。このような構成のために、制御器１１０は超音波を生成するように制御する超音波制御器１１１を含む。超音波制御器１１１の制御の下に、各々の超音波生成及び伝達素子に含まれた圧電素子（図示せず）は超音波を生成する。生成された超音波は超音波生成及び伝達素子１２０、１３０の各々に具備された機能性物質収容空間（図示せず）又はハウジング（図示せず）に提供された機能性物質が皮膚内側の体内に効率的に伝達されることができるようにする。
機能性物質の効率的な伝達のために、超音波生成及び伝達素子１２０、１３０の各々は機能性物質収容空間（図示せず）又はハウジング（図示せず）を含むことができる。機能性物質収容空間（又はハウジング）は機能性物質が皮膚と接触する面積が極大化されることができるように超音波生成及び伝達素子１２０、１３０の一面に形成される。機能性物質収容空間の詳細な構造に対しては図２以下でさらに詳細に説明される。
医療機器１００は電気刺激制御器１１２によって生成された電気刺激信号を皮膚へ伝達するように構成される。このような構成のために、超音波生成及び伝達素子１２０、１３０の各々は伝導性物質を含む。例えば、生成された電気刺激信号は超音波生成及び伝達素子１２０、１３０を通じて皮膚へ伝達され、電気刺激信号は物理治療、炎症治療、痛み治療等のために使用される。
例えば、電気刺激制御器１１２は正の電気刺激信号と負の電気刺激信号とを生成する。例えば、電気刺激制御器１１２は超音波生成及び伝達素子１２０に正の電気刺激信号を伝達し、第２超音波生成及び伝達素子１３０に負の電気刺激信号を伝達する。
しかし、電気刺激制御器１１２が電気刺激信号を生成する方法はこれに限定されない。例えば、電気刺激制御器１１２は正の電気刺激信号と負の電気刺激信号とを交互に形成することができる。そして、交互に生成される正の電気刺激信号と負の電気刺激信号とは超音波生成及び伝達素子１２０、１３０に伝達される。この場合、電気刺激制御器１１２は正の電気刺激信号と負の電気刺激信号とが生成される周期等を多様に調節することができる。それだけでなく、電気刺激制御器１１２は電気刺激信号の強さを調節することができる。
一方、超音波制御器１１１は超音波が反復的に活性化区間及び非活性化区間を有するように超音波生成及び伝達素子１２０、１３０を制御することができる。即ち、超音波の基準周期は活性化区間及び非活性化区間の時間の合計である。そして、電気刺激制御器１１２は超音波の活性化区間で電気刺激信号を生成しなくともよい。そして、電気刺激制御器１１２は超音波の非活性化区間で電気刺激信号を生成してもよい。
医療機器１００は超音波及び電気刺激信号の生成のために外部から電源が印加されるように構成される。又は、携帯の容易性のために、医療機器１００は脱着可能なバッテリーモジュールを含むことができる。又は、医療機器１００は外部から電源が印加される構成及びバッテリーモジュールを全て含むことができ、外部から電源が印加される構成の代わりにバッテリーモジュールのみを含むことができる。
以上、本発明の実施形態に係る医療機器１００が簡単に説明された。このような構成によれば、医薬成分、美容成分等を含む（例えば、ローションやジェルのような液相タイプの）機能性物質は超音波によって皮膚へ効果的に伝達できることのみならず、物理治療等のための電気刺激信号も皮膚へ伝達されることができる。したがって、医療機器１００による治療効果を向上させることができる。それだけでなく、超音波生成を制御する超音波制御器１１１と電気刺激信号を生成する電気刺激制御器１１２とを別の回路で構成し、超音波と電気刺激信号とが交互に生成されるようにすることによって、回路（即ち、制御器１１０）の構成を単純化させることができる。
図２は図１に図示された超音波生成及び伝達素子１２０を例示的に示す図面である。例えば、図１に図示された超音波生成及び伝達素子１２０、１３０は実質的に同一の構成を有する。超音波生成及び伝達素子１２０は圧電素子１２１、伝達部１２２、及びガイド１２３を含む。
圧電素子１２１はチタン酸鉛ジルコニウム（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、燐酸二水素アンモニウム、酒石酸エチレンジアミンのような多様な圧電性を有する物質を含む。しかし、このような物質は例示的なことであり、圧電性を有する多様な物質が使用されることができる。圧電素子１２１は超音波制御器１１１の制御の下に、超音波を生成する。例えば、圧電素子１２１は反復的に活性化区間と非活性化区間とを有するように超音波を生成する。
伝達部１２２は圧電素子１２１によって生成された超音波を機能性物質収容空間に伝達する。超音波は機能性物質収容空間に提供された機能性物質が皮膚へ効率的に伝達されることができるようにする。伝達部１２２は電気刺激制御器１１２によって生成された電気刺激信号を受信して皮膚へ伝達する。例えば、電気刺激信号はガイド１２３と皮膚が触れ合う部分を通じて皮膚へ伝達される。例えば、伝達部１２２は伝導性物質を含む。
ガイド１２３は超音波生成及び伝達素子１２０の一面（Ａ）の一部と接する。例えば、ガイド１２３は内面（ｉｎｎｅｒ ｓｉｄｅ）と外面（ｏｕｔｅｒ ｓｉｄｅ）とを有するリング形状を有する。ガイド１２３の内面は図面にＢで図示されている。ガイド１２３が超音波生成及び伝達素子１２０の一面の一部に接することによって、ガイド１２３の内面と超音波生成及び伝達素子１２０の一面（Ａ）によって定義される機能性物質収容空間が形成される。本明細書で機能性物質収容空間はハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）と称される。即ち、ハウジングは超音波生成及び伝達素子１２０の深さの方向に形成され、ハウジングの深さは図面に図示されたようにｈである。例えば、ハウジングの深さ（ｈ）は０．０５ｍｍ乃至２．０ｍｍである。例えば、ハウジングに提供される機能性物質が医薬物質である場合、ハウジングの深さ（ｈ）は２．０ｍｍである。例えば、ハウジングは深さの方向に沿って一定な内径を有するように形成される。
ガイド１２３を超音波生成及び伝達素子１２０の一面に付着して機能性物質収容空間（即ち、ハウジング）を形成することによって、比較的均一な量の機能性物質が収容される。それだけでなく、このような構造を通じて、機能性物質収容空間に提供された機能性物質（図示せず）が皮膚と接触する面積は最大化になる。機能性物質収容空間に提供された機能性物質は圧電素子１２１によって生成された超音波によって皮膚へ注入される。それだけでなく、電気刺激制御器１１２によって生成された電気刺激信号は伝達部１２２及びガイド１２３を通じて、ガイド１２３と触れ合う皮膚へ伝達される。例えば、電気刺激信号が生成されない区間で超音波が生成されることができ、超音波が生成されない区間で電気刺激信号が生成されることができる。
図３は本発明の実施形態に係る医療機器１００を例示的に示す図面である。図３を参照すれば、医療機器１００は超音波制御器１１１、電気刺激制御器１１２、及び超音波生成及び伝達素子１２０を含む。説明の理解を助けるために、図２を共に参照して説明する。
超音波生成及び伝達素子１２０は圧電素子１２１、電極膜１２４、１２５、伝達部１２２、及びガイド１２３を含む。電極膜１２４、１２５は圧電素子１２１の両表面に提供される。例えば、電極膜１２４、１２５は圧電素子１２１の両表面に塗布される。例えば、第１電極膜１２４は伝達部１２２と接する圧電素子１２１の表面に提供され、第２電極膜１２５は伝達部１２２と接しない圧電素子１２１の表面に提供される。
超音波制御器１１１は第１電極膜１２４と第２電極膜１２５とに電気的に連結される。超音波制御器１１１は第１電極膜１２４に連結される代わりに伝達部１２２に連結されてもよい。又は、超音波制御器１１１は第２電極膜１２５に連結される代わりに伝達部１２２に連結されてもよい。これは圧電素子１２１と伝導性を有する伝達部１２２とが第１電極膜１２４を通じて電気的に連結されているためである。超音波制御器１１１は、圧電素子１２１が活性化区間及び非活性化区間を有する超音波を生成するように、圧電素子１２１を制御する。
電気刺激制御器１１２は伝達部１２２に電気的に連結される。例えば、電気刺激制御器１２２は超音波が非活性化される区間で電気刺激信号を生成してもよく、超音波が活性化される区間で電気刺激信号を生成しなくともよい。電気刺激制御器１２２によって生成された電気刺激信号は伝達部１２２とガイド１２３とを通じて皮膚１０に伝達される。
一般的に、皮膚１０は表皮層１１、真皮層１２、及び皮下脂肪組織層１３を含む。機能性物質が効果を発揮するために、機能性物質は表皮層１１を通じて皮膚１０の内側の真皮層１２へ伝達されるか（図面の矢印３１で示される）、又は皮下脂肪組織層１３へ伝達されなければならない（図面の矢印３２で示される）。しかし、表皮層１１にある異物質による抵抗力によって、機能性物質が真皮層１２又は皮下脂肪組織層１３まで伝達されるのは困難である可能性がある。
圧電素子１２１によって生成された超音波は音波泳動（ｐｈｏｎｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）のために使用される。即ち、超音波の熱効果によって細胞膜の透過性が向上されることによって、機能性物質が皮膚１０の内側により奥深く伝達されることができる。それだけでなく、超音波の機械的効果によって機能性物質の拡散速度が増加することによって、機能性物質が皮膚１０の内側に伝達される速度がさらに早くなることができる。
圧電素子１２１を通じて生成される超音波は機能性物質収容空間内に提供される機能性物質２０の種類又は医療機器の用途等に応じて多様な周波数を有する波長を生成することができる。このために、医療機器１００は多様な周波数を生成することができる多様な動作モードを支援することができる。例えば、このような動作モードは使用者によって選択されることができる。そして、使用者による多様な動作モードの選択を支援するために、医療機器１００は多様な使用者インターフェイスを含む。
例えば、医療機器１００の使用者が炎症又は痛み緩和のような医薬効能を有する機能性物質２０を使用しようとすれば、使用者のモード選択に応じて圧電素子１２１は約１ＭＨｚの周波数を生成することができる。その結果、例えば、機能性物質２０は皮膚１０の表面を基準に５ｃｍ乃至７ｃｍの深さまで伝達されることができる。しかし、このような数値は例示的なことであり、医療機器１００の動作モード等に応じて変わることができる。
例えば、医療機器１００の使用者が皮膚美容のような美容機能を有する機能性物質２０を使用しようとすれば、使用者のモード選択に応じて圧電素子１２１は約３ＭＨｚの周波数を生成することができる。その結果、例えば、機能性物質２０は皮膚１０の表面を基準に１ｃｍ以内の深さまで伝達されることができる。即ち、機能性物質及び超音波エネルギーは表皮層１１乃至真皮層１２の一部の領域に集中される。同様に、このような数値は例示的なことであり、医療機器１００の動作モード等に応じて変わることができる。
図４は図２及び図３に図示された医療機器によって生成される超音波と電気刺激信号の波形を概略的に示すグラフである。例えば、図４の（ａ）は超音波の概略的な波形であり、（ｂ）は電気刺激信号の概略的な波形である。説明の理解を助けるために、図２及び図３を共に参照して説明する。
図４を参照すれば、ｔ０〜ｔ１区間で、超音波生成及び伝達素子１２０は超音波を生成しない。反面、ｔ０〜ｔ１区間で、電気刺激制御器１１２は正の電気刺激信号を生成する。
ｔ１〜ｔ２区間で、超音波生成及び伝達素子１２０は超音波を生成する。反面、ｔ１〜ｔ２区間で、電気刺激制御器１１２は電気刺激信号を生成しない。即ち、超音波の周期はｔ０〜ｔ２の間の時間であり、１周期の超音波には非活性化区間と活性化区間が含まれる。同様に、即ち、電気刺激信号の周期もｔ０〜ｔ２の間の時間であり、１周期の電気刺激信号には活性化区間と非活性化区間とが含まれる。
ｔ２〜ｔ３区間、ｔ３〜ｔ４区間、ｔ４〜ｔ５区間でも、上と類似な動作が遂行される。即ち、超音波が生成される区間で電気刺激信号は生成されなく、超音波が生成されない区間で正の電気刺激信号が生成される。
図５は図２及び図３に図示された医療機器によって生成される超音波と電気刺激信号との波形を概略的に示すグラフである。例えば、図５の（ａ）は超音波の概略的な波形であり、（ｂ）は電気刺激信号の概略的な波形である。説明の理解を助けるために、図２及び図３を共に参照して説明する。
図５を参照すれば、ｔ０〜ｔ１区間で、超音波生成及び伝達素子１２０は超音波を生成しない。反面、ｔ０〜ｔ１区間で、電気刺激制御器１１２は負の電気刺激信号を生成する。
ｔ１〜ｔ２区間で、超音波生成及び伝達素子１２０は超音波を生成する。反面、ｔ１〜ｔ２区間で、電気刺激制御器１１２は電気刺激信号を生成しない。
ｔ２〜ｔ３区間、ｔ３〜ｔ４区間、ｔ４〜ｔ５区間でも、上と類似な動作が遂行される。即ち、超音波が生成される区間で電気刺激信号は生成されなく、超音波が生成されない区間で負の電気刺激信号が生成される。
以上、図４及び図５を通じて、本発明の実施形態に係る医療機器によって生成される超音波と電気刺激信号との波形が概略的に図示された。しかし、本発明の医療機器によって生成される超音波と電気刺激信号との実際の波形は図４及び図５に図示されたような球形波（ｓｑｕａｒｅ ｗａｖｅ）に限定されない。例えば、本発明の実施形態に係る医療機器によって生成される超音波はウェーブ波形であってもよく、電気刺激信号はパルス（ｐｕｌｓｅ）又はインパルス（ｉｍｐｕｌｓｅ）形態であってもよい。図４及び図５に図示された波形は、単なる超音波と電気刺激信号が交互に生成されたことを示すためのことであり、本発明が図４及び図５に図示された実施形態に限定されないことを理解しなければならない。
図６は本発明の実施形態に係る医療機器のガイドの多様な形態を例示的に示す図面である。例えば、図６に図示されたガイド１２３１乃至１２３６は図２及び図３に図示されたガイド１２３であるか、或いはガイド１２３の変形である。説明の理解を助けるために、図２及び図３を共に参照して説明する。
（ａ）によって指示されるガイド１２３１は中心点（Ｐ）を中心に一定な半径を有するリング形状である。例えば、ガイド１２３１は機能性物質収容空間の深さの方向に沿って一定な内径を有する。
（ｂ）によって指示されるガイド１２３２は、ガイド１２３２が伝達部１２２の一面（Ａ）と接した時、形成される機能性物質収容空間を複数の空間に区分するパーティションを含む。例えば、図面に図示されたことによれば、ガイド１２３２に形成されたパーティションによって、機能性物質収容空間は４つの空間に区分される。
（ｃ）によって指示されるガイド１２３３乃至（ｆ）によって指示されるガイド１２３６も、それらの各々が伝達部１２２の一面（Ａ）と接した時、形成される機能性物質収容空間を複数の空間に区分するパーティションを含む点で類似である。但し、図面に図示されたように、パーティションの形態のみが異なる。但し、図面に図示された多様な形態のガイドは例示的なことであり、多様な形態のガイドが使用されることができる。
図７は図１に図示された超音波生成及び伝達素子を例示的に示す図面である。超音波生成及び伝達素子２２０は圧電素子２２１、伝達部２２２、及びガイド２２３を含む。圧電素子２２１及び伝達部２２２の構造及び機能は先に図２で説明されたことと実質的に同一であるので、詳細な説明は省略する。
ガイド２２３は超音波生成及び伝達素子２２０の一面（Ａ）の一部に接する。例えば、ガイド２２３は内面と外面からを有するリング形状を有する。ガイド２２３の内面は図面にＢで図示された。ガイド２２３が超音波生成及び伝達素子２２０の一面に接することによって、ガイド２２３の内面（Ｂ）と超音波生成及び伝達素子２２０の一面（Ａ）によって定義される機能性物質収容空間が形成される。但し、先に図２で説明された実施形態とは異なりに、超音波生成及び伝達素子２２０の一面（Ａ）とガイドの内面（Ｂ）とによって形成される機能性物質収容空間はボール（ｂｏｗｌ）形状を有する。このような機能性物質収容空間はハウジングと称し、ハウジングは深さの方向に沿って段々減少する内径を有する。
図８は本発明の実施形態に係る医療機器２００を例示的に示す図面である。図８を参照すれば、医療機器２００は超音波制御器２１１、電気刺激制御器２１２、及び超音波生成及び伝達素子２２０を含む。本図面で説明される医療機器２００は先に図３を通じて説明された医療機器とガイドの形状を除くては実質的に同一であるので、重複される説明は省略する。説明の理解を助けるために、図７を共に参照して説明する。
超音波生成及び伝達素子２２０は圧電素子２２１、電極膜２２４、２２５、伝達部２２２、及びガイド２２３を含む。ガイド２２３は伝達部２２２の一面に接する。その結果、伝達部２２２の一面（Ａ）とガイド２２３の内面（Ｂ）によって定義される機能性物質収容空間が形成される。本実施形態での機能性物質収容空間は図３で説明された機能性物質収容空間とは異なりにボール（ｂｏｗｌ）形態を有する。即ち、機能性物質収容空間が緩やかな傾斜をなすように構成されるので、使用者が医療機器２００を使用した後、機能性物質収容空間に残留する機能性物質を容易に除去することができる長所がある。
図９は本発明の実施形態に係る医療機器３００を例示的に示す図面である。医療機器３００は超音波制御器３１１、電気刺激制御器３１２、第１超音波生成及び伝達素子３２０、及び第２超音波生成及び伝達素子３３０を含む。第１超音波生成及び伝達素子３２０及び第２超音波生成及び伝達素子３３０は先に図２、図３、図７、図８で説明された超音波生成及び伝達素子の中でいずれか１つである。
図９を参照すれば、第１超音波生成及び伝達素子３２０によって超音波が生成される。例えば、超音波制御器３１１は第１超音波生成及び伝達素子３２０の圧電素子の両面に提供された電極膜に連結され、圧電素子が超音波を生成するように圧電素子を制御する。第１超音波生成及び伝達素子３２０の圧電素子によって生成された超音波は機能性物質収容空間に提供された機能性物質が皮膚１０の奥深く伝達されることができるようにする（４１）。
第１超音波生成及び伝達素子３２０は電気刺激制御器３１２によって生成された電気刺激信号を皮膚１０に伝達する。例えば、電気刺激制御器３１２は正の電気刺激信号を生成し、正の電気刺激信号は第１超音波生成及び伝達素子３２０を通じて皮膚１０に伝達される。
第２超音波生成及び伝達素子３３０によって超音波が生成される。例えば、超音波制御器３１１は第２超音波生成及び伝達素子３３０の圧電素子の両面に提供された電極膜に連結され、圧電素子が超音波を生成するように圧電素子を制御する。第２超音波生成及び伝達素子３３０の圧電素子によって生成された超音波は機能性物質収容空間に提供された機能性物質が皮膚１０の奥深く伝達されることができるようにする。
第２超音波生成及び伝達素子３３０は電気刺激制御器３１２によって生成された電気刺激信号を皮膚１０に伝達する。例えば、電気刺激制御器３１２は負の電気刺激信号を生成し、負の電気刺激信号は第２超音波生成及び伝達素子３３０を通じて皮膚１０に伝達される。
図１０は図９に図示された医療機器３００によって生成される超音波と電気刺激信号との波形を概略的に示すグラフである。例えば、図１０の（ａ）は超音波の概略的な波形である。図１０の（ｂ）は正の電気刺激信号の概略的な波形であり、図１０の（ｃ）は負の電気刺激信号の概略的な波形である。説明の理解を助けるために、図９を共に参照して説明する。
図１０を参照すれば、ｔ０〜ｔ１区間で、第１超音波生成及び伝達素子３２０及び第２超音波生成及び伝達素子３３０は超音波を生成しない。反面、ｔ０〜ｔ１区間で、電気刺激制御器３１２は正の電気刺激信号と負の電気刺激信号とを生成する。例えば、正の電気刺激信号は第１超音波生成及び伝達素子３２０に伝達され、負の電気刺激信号は第２超音波生成及び伝達素子３３０に伝達される。
ｔ１〜ｔ２区間で、第１超音波生成及び伝達素子３２０及び第２超音波生成及び伝達素子３３０は超音波を生成する。例えば、超音波制御器３１１は第１超音波生成及び伝達素子３２０及び第２超音波生成及び伝達素子３３０の各々に具備された圧電素子を制御して超音波が生成されるようにする。反面、ｔ１〜ｔ２区間で、電気刺激制御器１１２は電気刺激信号を生成しない。
即ち、超音波の周期はｔ０〜ｔ２間の時間であり、１周期の超音波には非活性化区間と活性化区間とが含まれる。同様に、即ち、正の電気刺激信号の周期と負の電気刺激信号の周期もｔ０〜ｔ２の間の時間であり、１周期の電気刺激信号には活性化区間と非活性化区間とが含まれる。
ｔ２〜ｔ３区間、ｔ３〜ｔ４区間、ｔ４〜ｔ５区間でも、上と類似な動作が遂行される。即ち、超音波が生成される区間で正の電気刺激信号及び負の電気刺激信号は生成されなく、超音波が生成されない区間で正の電気刺激信号及び負の電気刺激信号が生成される。
以上、図１０を通じて、本発明の実施形態に係る医療機器によって生成される超音波と電気刺激信号の波形が概略的に図示されたが、超音波と電気刺激信号の実際波形はこれに限定されない。例えば、本発明の実施形態に係る医療機器によって生成される超音波はウェーブ波形であってもよく、電気刺激信号はパルス（ｐｕｌｓｅ）又はインパルス（ｉｍｐｕｌｓｅ）の形態であってもよい。図１０に図示された波形は、単なる超音波と電気刺激信号とが交互に生成されることを示すためのことであり、正の電気刺激信号と負の電気刺激信号が生成されることを示すためのことである。本発明が図１０に図示された実施形態に限定されないことを理解しなければならない。
図１１は本発明の実施形態に係る医療機器を例示的に示す図面である。図１１を参照すれば、医療機器４００は制御器４１０、超音波生成及び伝達素子４２０、４３０、プローブ４４０、及び電源ケーブル４５０を含む。
制御器４１０は本明細書を通じて説明された超音波制御器と電気刺激制御器とを含む。制御器４１０は超音波及び電気刺激信号の強度、多様な動作モードの選択のための使用者インターフェイス（例えば、ボタン、タッチパッド等）を含む。
超音波生成及び伝達素子４２０、４３０は先に説明されたような機能性物質収容空間（即ち、ハウジング）を含み、機能性物質収容空間は、機能性物質が皮膚と接触する面積が最大化されるように形成される。
超音波生成及び伝達素子４２０、４３０は制御器４１０に具備された超音波制御器の制御の下に超音波を生成する。そして、超音波生成及び伝達素子４２０、４３０は制御器４１０に具備された電気刺激制御器によって生成された電気刺激信号を皮膚へ伝達する。例えば、超音波生成及び伝達素子４２０、４３０は電気刺激信号が生成されない区間で超音波を生成し、電気刺激信号が生成される区間では超音波を生成しない。例えば、第１超音波生成及び伝達素子４２０は正の電気刺激信号を生成し、第２超音波生成及び伝達素子４３０は負の電気刺激信号を生成する。
プローブ４４０は、使用者の便宜のために、例示的に超音波生成及び伝達素子４２０、４３０を含むパッドの形態を有することと図示されたが、プローブ４４０の形態はこれに限定されない。プローブ４４０は制御器４１０との連結のためのプローブケーブル４４１を通じて制御器４１０に連結される。プローブケーブル４４１は超音波生成及び伝達素子４２０、４３０の各々に具備された圧電素子（例えば、図２の１２１）に連結される信号ラインと伝達部（例えば、図１の１２２）に連結される信号ラインとを含み、制御器４１０と超音波生成及び伝達素子４２０、４３０とを電気的に連結する。
電源ケーブル４５０を通じて制御器４１０は外部から電源が供給されることができる。しかし、実施形態に応じて、電源ケーブル４５０は具備されなくともよく、この場合、医療機器４００を動作させるための別のバッテリーモジュール（図示せず）が具備される。
以上、本発明の医療機器の多様な実施形態が説明された。本発明によれば、機能性物質収容空間はガイドの内面と超音波生成及び伝達素子の一面によって定義されるので、機能性物質が皮膚と接触する面積を最大化になることができる。結果的に超音波が金属によって反射されるか、或いは歪曲されることを最小化できるので、機能性物質を効率的に皮膚へ注入させることができる。
それだけでなく、本発明に係る医療機器は超音波と電気刺激信号とを交互に生成する。即ち、超音波が生成される区間では電気刺激信号が生成されなく、超音波が生成されない区間では電気刺激信号が生成される。結果的に、超音波による薬物注入効果と電気刺激信号による物理治療効果とを同時に達成することができ、超音波と電気刺激信号を生成するための回路の構成を単純化させることができる。
以上説明した内容は本発明を実施するための具体的な例である。本発明には上で説明した実施形態のみでなく、単純に設計変更するか、或いは容易に変更できる実施形態も含む。また、本発明には上で説明した実施形態を利用して将来に容易に変形して実施できる技術も含む。
〔産業上の利用可能性〕
本発明は超音波と電気刺激信号とを使用する医療機器に利用可能である。

Claims (18)

  1. 超音波を生成する圧電素子と、
    前記圧電素子に接し、前記超音波及び外部から生成された電気刺激信号を皮膚へ伝達する伝達部と、
    内面と外面とを有するリング形状を有し、機能性物質収容空間を提供するために前記伝達部の一面に接するガイドと、を含み、
    前記機能性物質収容空間は、前記ガイドの内面及び前記伝達部の前記一面によって定義されることを特徴とする医療機器。
  2. 前記機能性物質収容空間に提供された機能性物質は、前記超音波を利用して前記皮膚へ注入されることを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  3. 前記圧電素子は、基準周期を間隔に前記超音波を生成し、
    前記圧電素子は、前記電気刺激信号が生成されない区間で前記超音波を生成することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  4. 前記電気刺激信号を生成する電気刺激制御器と、
    前記圧電素子が前記超音波を生成するように前記圧電素子を制御する超音波制御器と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  5. 前記超音波制御器に連結され、前記圧電素子の第１面に塗布される第１電極膜と、
    前記超音波制御器に連結され、前記圧電素子の第２面に塗布される第２電極膜と、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の医療機器。
  6. 前記伝達部は伝導性物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  7. 前記圧電素子はチタン酸鉛ジルコニウム（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、燐酸二水素アンモニウム、酒石酸エチレンジアミンの中で少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  8. 前記機能性物質収容空間の深さは、０．０５ｍｍ乃至２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  9. 前記機能性物質収容空間は、深さの方向に沿って一定な内径を有することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  10. 電気刺激信号を生成する電気刺激制御器と、
    超音波制御器の制御の下に超音波を生成する圧電素子、及び機能性物質を収容するために深さの方向に形成されるハウジングを含む超音波生成及び伝達素子と、を含み、
    前記超音波生成及び伝達素子は、前記超音波を利用して前記ハウジングに提供された前記機能性物質を皮膚に伝達するように構成され、
    前記超音波生成及び伝達素子は、前記電気刺激信号を前記皮膚に伝達するように構成され、
    前記ハウジングは、前記深さの方向に沿って一定な内径を有することを特徴とする医療機器。
  11. 前記超音波は、前記電気刺激信号が生成されない区間で生成され、
    前記電気刺激信号は、前記超音波が生成されない区間で生成されることを特徴とする請求項１０に記載の医療機器。
  12. 前記超音波制御器に連結され、前記圧電素子の第１面に塗布される第１電極膜と、
    前記超音波制御器に連結され、前記圧電素子の第２面に塗布される第２電極膜と、をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の医療機器。
  13. 前記ハウジングは、伝導性物質を含むことを特徴とする請求項１０に記載の医療機器。
  14. 第１極性を有する第１電気刺激信号及び第２極性を有する第２電気刺激信号を生成する電気刺激制御器と、
    超音波制御器の制御の下に超音波を生成する第１圧電素子、及び機能性物質を収容するために深さの方向に形成される第１ハウジングを含む第１超音波生成及び伝達素子と、
    前記超音波制御器の制御の下に前記超音波を生成する第２圧電素子、及び前記機能性物質を収容するために前記深さの方向に形成される第２ハウジングを含む第２超音波生成及び伝達素子と、を含み、
    前記第１超音波生成及び伝達素子と前記第２超音波生成及び伝達素子とは、前記超音波を利用して前記第１ハウジングと前記第２ハウジングに提供された前記機能性物質を皮膚に各々伝達するように構成され、
    前記第１超音波生成及び伝達素子は、前記第１ハウジングを通じて前記第１電気刺激信号を前記皮膚に伝達するように構成され、前記第２超音波生成及び伝達素子は、前記第２ハウジングを通じて前記第２電気刺激信号を前記皮膚に伝達するように構成され、
    前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの各々は、前記深さの方向に沿って一定な内径を有することを特徴とする医療機器。
  15. 前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子は、基準周期を間隔に前記超音波を生成し、
    前記電気刺激制御器は、前記超音波が生成されない区間で前記第１電気刺激信号及び前記第２電気刺激信号を生成することを特徴とする請求項１４に記載の医療機器。
  16. 前記超音波制御器に連結され、前記第１圧電素子の第１面に塗布される第１電極膜と、
    前記超音波制御器に連結され、前記第１圧電素子の第２面に塗布される第２電極膜と、
    前記超音波制御器に連結され、前記第２圧電素子の第１面に塗布される第３電極膜と、
    前記超音波制御器に連結され、前記第２圧電素子の第２面に塗布される第４電極膜と、をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の医療機器。
  17. 前記第１ハウジングの深さ及び前記第２ハウジングの深さは、０．０５ｍｍ乃至２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載の医療機器。
  18. 前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、伝導性物質を含むことを特徴とする請求項１４に記載の医療機器。


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