KR101307551B1

KR101307551B1 - 초음파 장치의 핸드피스

Info

Publication number: KR101307551B1
Application number: KR1020130032374A
Authority: KR
Inventors: 정성재
Original assignee: (주)클래시스
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-09-12
Also published as: WO2014157787A1; CN105050660A; CN105050660B; US20160038771A1

Abstract

본 발명은 핸드피스 본체와 핸드피스 본체에 장탈착되는 카트리지로 이루어진 초음파 장치의 핸드피스에 관한 것으로, 본 발명의 핸드피스는 핸드피스 본체가 본체 하우징과, 본체 하우징에 실장되어 트랜스듀서를 축방향으로 이송하기 위한 액츄에이터와, 본체 하우징에 장착되는 작동버튼과, 컨트롤러 본체의 제어에 따라 액츄에이터를 작동시키고, 작동버튼의 온/오프에 따라 트랜스듀서에 전원을 공급 및 차단하며 트랜스듀서로부터 감지된 신호를 입력받아 컨트롤러 본체로 전송하는 핸드피스 메인 기판으로 구성되고, 카트리지는 카트리지 하우징과, 카트리지 하우징에 내장되어 점 또는 선 집속형 초음파를 발생시키는 트랜스듀서와, 트랜스듀서를 축방향으로 가이드하기 위한 가이드 핀과, 액츄에이터의 동력을 카트리지측으로 전달하기 위한 동력전달용 자석과, 액츄에이터의 구동에 의해 가이드 핀을 타고 트랜스듀서를 축방향으로 이동시키기 위한 슬라이더와, 카트리지 하우징의 일측에 형성되어 트랜스듀서에서 발생된 초음파를 환자측으로 전달하기 위한 윈도우와, 카트리지 하우징 안에 내장된 액체를 격리시키면서 슬라이더의 이송을 자유롭게 하기 위한 자바라로 구성된다.

Description

초음파 장치의 핸드피스{HANDPIECE OF ULTRASONIC APPARATUS}

본 발명은 초음파를 이용한 치료 및 진단 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고강도 집속형 초음파(HIFU)를 이용한 치료 및 진단 장치의 단일축 핸드피스에 관한 것이다.

최근들어, 식생활이 서구화되면서 비만이 급속하게 증가하여 국민건강과 미용을 해치는 가장 큰 원인이 되었고, 이를 치료하기 위한 다양한 다이어트 프로그램과 초음파 비만 치료장치들이 개발되어 널리 사용되고 있다.

고강도 집속형 초음파(HIFU; High Intensity Focused Ultrasound) 비만치료 기술은 본래 비침습적으로 내부 장기 종양을 선택적으로 고온 응고시켜 암세포를 파괴하는 항암치료 목적으로 사용되었으나 미국의 솔타 메디컬이 인체의 복부비만 치료 목적으로 HIFU가 장착된 리포소닉(Liposonix)이라는 장비를 최초로 개발하였다. HIFU(high intensity focused ultrasound)를 이용한 지방파괴의 과정은 집적 초음파가 지방세포의 어느 일정 지점에 포커싱되면 조직의 온도가 65℃ ~ 100℃까지 순간적으로 올라가며, 이로 인해 조직이 파괴되도록 하는 것이다. HIFU 장비는 다른 피부과 장비들 예컨대, 레이저 및 RF 고주파 장비와는 달리 피부표면에 아무런 손상을 발생시키지 않으면서도 비침습적으로 선택된 부분에 HIFU 에너지를 집중시켜 지방을 응고괴사(coagulation necrosis)가 일어나도록 유도한다. 이렇게 괴사된 지방세포는 우리 몸의 손상부분 복구 메커니즘에 의해 자연스럽게 제거된다.

알려진 초음파 비만 치료장치로는 출원번호 제10-2007-7027898호로 출원된 '지방조직을 파괴하기 위한 장치 및 방법'이 있다. 제10-2007-7027898호는 적어도 하나의 초음파 변환기를 갖는 스캔 헤드와, 스캔 헤드를 지지하기 위한 현수장치와, 초음파 변환기를 제어하기 위한 제어기로 구성되어 초음파 에너지로 피하 지방을 조직 변형시켜 비침습적으로 비만을 치료하도록 되어 있다. 또한 출원번호 제10-2011-7017983호로 출원된 '조직 이미징 및 치료 시스템'은 손으로 작동하는 핸드 완드와, 초음파 트랜스듀서가 있는 착탈식 에미터-리시버 모듈과, 핸드 완드와 연결되어 이미징 모드에서 피부 영상을 디스플레이에 표시하고 치료 모드에서 피부 표면 아래 3mm~4.5mm(SMAS층)를 초음파로 쏘아 피부에 탄력을 갖게 하고 주름을 개선하는 것이다.

한편, 이러한 초음파 비만치료장치들은 컨트롤러의 제어에 따라 HIFU를 발생하여 환자의 피하 지방을 스캔하기 위한 헤드 혹은 핸드피스를 구비하고 있다. 출원번호 제10-2006-7013272호로 출원된 '가동제어가 있는 초음파 치료헤드'는 창을 구비하는 엔클로져와, 엔클로져 내에 메달린 HIFU 트랜스듀서와, HIFU 트랜스듀서가 창을 통해 HIFU로 피하지방을 스캔하도록 X축과 Y축 방향으로 이동시키는 액츄에이터로 구성되어 있다. 그리고 출원번호 제10-2010-7019552호로 출원된 '초음파 시스템을 이용한 치료 헤드'는 엔클로저와, 윈도우가 부착된 하부 격실과 상부 격실을 분리시키는 파티션과, 파티션의 개구부와, 개구부에 설치되고 이동 가능한 컨트롤 아암과, 상부 격실내에 위치되고 컨트롤 아암을 제어하는 작동 조립체와, 컨트롤 아암의 하단부에 결합되는 HIFU 트랜스듀서로 구성된다.

종래의 초음파 장치의 핸드피스는 트랜스듀서의 초음파 포커싱이 점으로 이루어져 적어도 2축 이상의 다축 제어가 요구되어 제어 알고리즘이 복잡하고, 시술 시간도 오래 걸리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 단일 축으로 피부 치료 및 미용을 고속으로 수행할 수 있는 선집속구조의 트랜스듀서를 이용한 단일 축 제어방식의 초음파 핸드피스를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 초음파 핸드피스는, 핸드피스 본체와, 상기 핸드피스 본체에 장/탈착되는 카트리지로 이루어진 초음파 장치의 핸드피스에 있어서, 상기 핸드피스 본체는 본체 하우징; 상기 본체 하우징에 실장되어 트랜스듀서를 축방향으로 이송하기 위한 액츄에이터; 상기 본체 하우징에 장착되는 작동버튼; 및 컨트롤러 본체의 제어에 따라 상기 액츄에이터를 작동시키고, 상기 작동버튼의 온/오프에 따라 트랜스듀서에 전원을 공급 및 차단하며 트랜스듀서로부터 감지된 신호를 입력받아 상기 컨트롤러 본체로 전송하는 핸드피스 메인 기판을 포함하고,

상기 카트리지는 카트리지 하우징; 상기 카트리지 하우징에 내장되어 점 또는 선 집속형 초음파를 발생시키는 트랜스듀서; 상기 트랜스듀서를 축방향으로 가이드하기 위한 가이드 핀; 상기 액츄에이터의 동력을 카트리지측으로 전달하기 위한 동력전달용 자석; 상기 액츄에이터의 구동에 의해 상기 가이드 핀을 타고 상기 트랜스듀서를 축방향으로 이동시키기 위한 슬라이더; 상기 카트리지 하우징의 일측에 형성되어 상기 트랜스듀서에서 발생된 초음파를 환자측으로 전달하기 위한 윈도우; 및 상기 카트리지 하우징 안에 내장된 액체를 격리시키면서 상기 슬라이더의 이송을 자유롭게 하기 위한 자바라를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 카트리지와 상기 핸드피스 본체는 상기 동력전달용 자석에 의해 액츄에이터의 동력을 전달하고, 커넥터를 통해 전원과 신호를 연결하고,

상기 핸드피스 본체는 상기 본체 하우징에 실장되어 동작 상태를 표시하기 위한 LED 기판을 더 포함하고, 상기 핸드피스 메인기판은 상기 LED 기판의 LED를 점등시켜 동작 상태를 표시한다.

또한, 상기 트랜스듀서는 트랜스듀서 하우징과, 상기 트랜스듀서 하우징의 일단에 실린더리컬 형상으로 이루어져 선 집속형 초음파를 생성하는 압전소자로 구성되어 일축을 따라 이송할 경우에 2차원 평면상에 선형 열선을 생성하거나 트랜스듀서 하우징과, 상기 트랜스듀서 하우징의 일단에 스피어 형상으로 이루어져 점 집속형 초음파를 생성하는 압전소자로 구성되어 일축을 따라 이송할 경우 2차원 평면상에 열 점을 생성하는 것이다.

본 발명에 따른 초음파 장치의 핸드피스는 초음파의 포커싱이 선집속 구조로 이루어져 단일축 제어만으로도 2차원 면상의 초음파 집속 영역을 형성할 수 있어 사용이 편리함과 아울러 시술 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 핸드피스는 컨트롤러 본체의 제어에 따라 액츄에이터를 가동하여 선접속형 트랜스듀서의 강한 에너지를 선형태로 분산하여 순차적으로 이동하면서 조사함으로써 면 형태로 에너지를 주입하여 리프팅 효과를 극대화시킬 수 있고, 추가적으로 기미, 색소침착, 여드름, 다한증, 액취증 등에 효과적인 시술을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 핸드피스가 적용된 초음파 치료장치의 개략 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 핸드피스의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 핸드피스에서 카트리지를 분리한 상태의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 헨드피스의 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 핸드피스에 적용된 선집속형 트랜스듀서의 예,
도 6은 본 발명에 따른 핸드피스에 적용된 점집속형 트랜스듀서의 예,
도 7은 본 발명에 따른 핸드피스의 제1 작동 상태도,
도 8은 본 발명에 따른 핸드피스의 제2 작동 상태도,
도 9는 본 발명에 따른 핸드피스의 제3 작동 상태도이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 핸드피스가 적용된 초음파 치료장치의 개략 사시도이다.

본 발명에 따른 핸드피스(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(210)이 구비 초음파 장치의 컨트롤러 본체(200)에 연결되어 컨트롤러 본체(200)의 제어에 따라 환자의 피부에 밀착되어 환자의 피부를 치료 및 진단하는 역할을 수행한다.

도 1을 참조하면, 초음파 장치의 컨트롤러 본체(200)는 이동이 용이하도록 바퀴가 달려 있고, 환자를 관리하기 위한 운영 프로그램과 초음파를 통해 환자의 피부를 진단 및 치료하기 위한 응용 프로그램이 탑재되어 내부의 컨트롤러가 프로그램을 실행하여 터치 스크린(210)에 핸드피스(100)를 통해 검출한 영상을 표시하고, 각종 조작을 입력받아 전체 동작을 제어한다.

본 발명에 따른 핸드피스(100)는 케이블(102)을 통해 초음파 장치의 컨트롤러 본체(200)에 연결되어 컨트롤러 본체(200)의 제어에 따라 액츄에이터를 가동하여 선접속형 트랜스듀서의 강한 에너지를 선형태로 분산하여 순차적으로 이동하면서 조사함으로써 면 형태로 에너지를 주입하여 리프팅 효과를 극대화시킬 수 있고, 추가적으로 기미, 색소침착, 여드름, 다한증, 액취증 등에 효과적인 시술을 가능하게 한다.

도 2는 본 발명에 따른 핸드피스의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 핸드피스에서 카트리지를 분리한 상태의 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 핸드피스의 측단면도이다.

본 발명에 따른 핸드피스(100)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 인체의 안면중 리프팅을 원하는 부위에 밀착시켜 사용하는 카트리지(120)와, 카트리지를 장착하고 카트리지를 구동하기 위한 핸드피스 본체(110)로 구성되고, 핸드피스 본체(110)는 케이블(102)을 통해 초음파 장치의 본체(200)와 연결되며, 핸드피스 본체(110)의 액츄에이터(114) 축과 카트리지 구동축은 동력전달용 자석(123)으로 연결되고 전기적인 신호는 커넥터(115)를 통해 서로 연결된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 핸드피스(100)는 케이블(102)을 통해 컨트롤러 본체(200)와 연결되는 핸드피스 본체(110)와, 핸드피스 본체(110)에 장/탈착되는 카트리지(120)로 이루어지고, 핸드피스 본체(110)는 본체 하우징(111)과, 본체 하우징(111)에 실장되어 트랜스듀서(130)를 축방향으로 이송하기 위한 리니어 액츄에이터(114)와, 본체 하우징(111)에 실장되어 동작 상태를 표시하기 위한 LED 기판(113)과, 작동버튼(116), 컨트롤러 본체(200)의 제어에 따라 액츄에이터(114)를 작동시키고 작동버튼(116)의 온/오프에 따라 트랜스듀서(130)에 전원을 공급하고 트랜스듀서(130)로부터 감지된 신호를 입력받아 컨트롤러 본체(200)로 전송하며, LED 기판(113)의 LED를 점등시켜 동작 상태를 표시하기 위한 핸드피스 메인기판(112)으로 구성된다.

카트리지(120)는 카트리지 하우징(121)과, 카트리지 하우징(121)에 내장되어 점 또는 선 집속형 초음파를 발생시키는 트랜스듀서(130)와, 트랜스듀서(130)를 축방향으로 가이드하기 위한 가이드 핀(122)과, 액츄에이터의 동력을 카트리지측으로 전달하기 위한 동력전달용 자석(123)과, 액츄에이터의 구동에 의해 가이드 핀(122)을 타고 트랜스듀서(130)를 축방향으로 이동시키기 위한 슬라이더(126)와, 하우징의 일측에 형성되어 트랜스듀서(130)에서 발생된 초음파를 환자측으로 전달하기 위한 윈도우(125)와, 하우징 안에 내장된 액체를 격리시키면서 슬라이더(126)의 이송을 자유롭게 하기 위한 방수용 자바라(124)로 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 핸드피스에 적용된 선 집속형 트랜스듀서(130)의 예로서, (a)는 트랜스듀서의 사시도이고, (b)는 실린더형 압전소자에 의해 형성되는 초음파 빔의 형상도이며, (c)는 축을 따라 이송시 2차원 평면상에 형성된 열선 영역의 예이다.

본 발명에 따른 핸드피스의 선 집속형 트랜스듀서(130)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 트랜스듀서 하우징(132)과, 트랜스듀서 하우징(132)의 일단에 실린더리컬 형상으로 이루어져 선 집속형 초음파를 생성하는 실린더형 압전소자(134)로 구성된다. 이와 같은 실린더형 압전소자(134)에 의해 형성된 초음파 빔(F1)은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 선형을 이루고 있고, 따라서 본 발명에 따른 핸드피스(100)는 일축을 따라 이송할 경우에도 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 2차원 평면상에 선형 열선을 생성하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 핸드피스에 적용된 점 집속형 트랜스듀서의 예로서, (a)는 트랜스듀서의 사시도이고, (b)는 스피어형 압전소자에 의해 형성되는 초음파 빔의 형상도이며, (c)는 축을 따라 이송시 2차원 평면상에 형성된 열점 영역의 예이다.

본 발명에 따른 핸드피스의 점 집속형 트랜스듀서(130)는 도 6에 도시된 바와 같이, 트랜스듀서 하우징(132)과, 트랜스듀서 하우징(132)의 일단에 스피어 형상으로 이루어져 점 집속형 초음파를 생성하는 스피어형 압전소자(136)로 구성된다. 이와 같은 스피어형 압전소자(136)에 의해 형성된 초음파 빔(F2)은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 점형을 이루고 있고, 따라서 본 발명에 따른 핸드피스(100)는 일축을 따라 이송할 경우에 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 2차원 평면상에 열 점을 생성하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 핸드피스의 제1 작동 상태도이고, 도 8은 본 발명에 따른 핸드피스의 제2 작동 상태도이며, 도 9는 본 발명에 따른 핸드피스의 제3 작동 상태도이다.

본 발명에 따른 핸드피스(100)는 본체(200)의 컨트롤러 제어에 따라 리니어 액츄에이터(114)가 선형으로 이동하면 동력전달용 자석(123)으로 카트리지의 슬라이더(126)와 동일축상에 결합되어 트랜스듀서(130)가 리니어 축의 움직임에 따라 좌우 수평방향으로 이송하게 된다. 트랜스듀서(130)가 좌측으로 이송될 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 좌측으로 자바라(124)가 밀집되면서 우측의 자바라는 펼쳐지고, 중간에 위치할 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 좌,우 자바라(124)가 원 상태를 유지하며, 우측으로 이송될 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이 우측으로 자바라(124)가 밀집되면서 좌측의 자바라는 펼쳐지면서 가이드 핀(122)을 따라 좌우로 자유롭게 이동될 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 핸드피스 200: 컨트롤러 본체
110: 핸드피스 본체 120: 카트리지
210: 터치스크린 102: 케이블
111: 본체 하우징 112: 메인기판
113: LED 기판 114: 액츄에이터
115: 전원 및 신호선 116: 작동버튼
121: 카트리지 하우징 122: 가이드 핀
123: 동력전달용 자석 124: 방수용 자바라
125: 윈도우 126: 슬라이더
130: 트랜스듀서 132: 트랜스듀서 하우징
134: 실리더형 압전소자 136: 스피어형 압전소자

Claims

핸드피스 본체와, 상기 핸드피스 본체에 장/탈착되는 카트리지로 이루어진 초음파 장치의 핸드피스에 있어서,
상기 핸드피스 본체는
본체 하우징;
상기 본체 하우징에 실장되어 트랜스듀서를 축방향으로 이송하기 위한 액츄에이터;
상기 본체 하우징에 장착되는 작동버튼; 및
컨트롤러 본체의 제어에 따라 상기 액츄에이터를 작동시키고, 상기 작동버튼의 온/오프에 따라 트랜스듀서에 전원을 공급 및 차단하며 트랜스듀서로부터 감지된 신호를 입력받아 상기 컨트롤러 본체로 전송하는 핸드피스 메인 기판을 포함하고,
상기 카트리지는
카트리지 하우징;
상기 카트리지 하우징에 내장되어 점 또는 선 집속형 초음파를 발생시키는 트랜스듀서;
상기 트랜스듀서를 축방향으로 가이드하기 위한 가이드 핀;
상기 액츄에이터의 동력을 카트리지측으로 전달하기 위한 동력전달수단;
상기 액츄에이터의 구동에 의해 상기 가이드 핀을 타고 상기 트랜스듀서를 축방향으로 이동시키기 위한 슬라이더;
상기 카트리지 하우징의 일측에 형성되어 상기 트랜스듀서에서 발생된 초음파를 환자측으로 전달하기 위한 윈도우; 및
상기 카트리지 하우징 안에 내장된 액체를 격리시키면서 상기 슬라이더의 이송을 자유롭게 하기 위한 자바라를 포함하는 초음파 장치의 핸드피스.
제1항에 있어서, 상기 카트리지와 상기 핸드피스 본체는
동력전달용 자석에 의해 액츄에이터의 동력을 전달하고, 커넥터를 통해 전원과 신호를 연결하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치의 핸드피스.
제1항에 있어서, 상기 핸드피스 본체는
상기 본체 하우징에 실장되어 동작 상태를 표시하기 위한 LED 기판을 더 포함하고,
상기 핸드피스 메인기판은 상기 LED 기판의 LED를 점등시켜 동작 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치의 핸드피스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스듀서는
트랜스듀서 하우징과, 상기 트랜스듀서 하우징의 일단에 실린더리컬 형상으로 이루어져 선 집속형 초음파를 생성하는 압전소자로 구성되어 일축을 따라 이송할 경우에 2차원 평면상에 선형 열선을 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치의 핸드피스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스듀서는
트랜스듀서 하우징과, 상기 트랜스듀서 하우징의 일단에 스피어 형상으로 이루어져 점 집속형 초음파를 생성하는 압전소자로 구성되어 일축을 따라 이송할 경우 2차원 평면상에 열 점을 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치의 핸드피스.