KR101533400B1 - 초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드 - Google Patents

초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드 Download PDF

Info

Publication number
KR101533400B1
KR101533400B1 KR1020130127247A KR20130127247A KR101533400B1 KR 101533400 B1 KR101533400 B1 KR 101533400B1 KR 1020130127247 A KR1020130127247 A KR 1020130127247A KR 20130127247 A KR20130127247 A KR 20130127247A KR 101533400 B1 KR101533400 B1 KR 101533400B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic wave
emitting surface
high intensity
ultrasonic
wave emitting
Prior art date
Application number
KR1020130127247A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150047698A (ko
Inventor
손건호
강국진
김대승
김명덕
이재영
Original Assignee
알피니언메디칼시스템 주식회사
서울대학교병원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알피니언메디칼시스템 주식회사, 서울대학교병원 filed Critical 알피니언메디칼시스템 주식회사
Priority to KR1020130127247A priority Critical patent/KR101533400B1/ko
Publication of KR20150047698A publication Critical patent/KR20150047698A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101533400B1 publication Critical patent/KR101533400B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00—Ultrasound therapy
    • A61N7/02—Localised ultrasound hyperthermia
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드에 관한 것이다. 치료헤드는 고강도 집속 초음파 트랜스듀서와, 멤브레인, 및 굴절렌즈부를 포함한다. 고강도 집속 초음파 트랜스듀서는 고강도 초음파를 발생시키는 초음파 발생부, 및 초음파 발생부로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시키는 초음파 방사면을 구비한다. 멤브레인은 초음파 방사면을 덮도록 형성되어 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성한다. 굴절렌즈부는 수용공간 내에 배치되어 초음파 방사면 쪽에 분리 가능하게 장착되며, 초음파 방사면으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절한다.

Description

초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드{High Intensity Focused Ultrasound Treatment Head with Adjustable Focal Length}
본 발명은 고강도의 초음파에너지를 한 곳에 모을 때 초점에서 발생하는 고열을 이용해서 치료하는데 사용되는 고강도 집속 초음파 치료헤드에 관한 것이다.
고강도 집속 초음파 치료(High-Intensity Focused Ultrasound; HIFU)는 고강도의 초음파에너지를 한 곳에 모을 때 초점에서 발생하는 섭씨 65~100도의 고열을 이용해서 신체 속의 병변 조직을 태워 없애는 시술이다. 즉, 진단할 때 사용하는 초음파의 세기보다 약 십만 배 정도로 강한 초음파를 한곳에 집속시키면 초점 부위에서 열이 발생하는데, 이 열을 이용해서 신체 속의 병변 조직을 태워 없앨 수 있다.
초음파 자체는 인체에 무해하고 초음파가 집중되는 초점에서만 열이 발생하므로, 비침습성(non-invasive)으로 신체 속의 병변을 치료할 수 있다. 고강도 집속 초음파 치료는 췌장암, 자궁근종, 간암 등에 가능하며, 전립선암, 자궁내막암, 신장암, 유방암, 연조직 종양, 뼈종양 등에 대해서도 활발한 연구가 이루어지고 있다.
종래의 일 예에 따른 고강도 집속 초음파 치료헤드는 단부에 고강도 집속 초음파 트랜스듀서가 구비된다. 고강도 집속 초음파 트랜스듀서는 고정 초점거리를 반경으로 오목한 반구 형태로 형성된 초음파 방사면을 갖는다. 고강도 집속 초음파 트랜스듀서는 어레이 형태로 배열되어 고강도 초음파를 발생시키는 다수의 초음파 진동자들을 갖는다. 초음파 진동자들로부터 발생된 고강도 초음파는 초음파 방사면을 통해 집속된다. 고강도 집속 초음파 트랜스듀서는 다수의 초음파 진동자들에 위상이 다른 전기적 신호를 입력해서 고강도 초음파의 초점거리를 가변시키도록 제어함으로써, 환자의 치료부위에 초점을 맞출 수도 있다.
전술한 바와 같이, 고강도 집속 초음파 트랜스듀서는 초음파 진동자들을 제어해서 고강도 초음파의 초점거리를 전기적으로 가변시킴으로써, 환자의 치료부위에 초점을 맞춰 치료할 수 있다. 하지만, 고강도 초음파의 초점거리는 초음파 방사면의 고정 초점거리를 중심으로 한정된 범위에서 가변된다. 고강도 집속 초음파 치료 범위는 치료부위에 따라 달라질 수 있는데, 하나의 고강도 집속 초음파 트랜스듀서로는 치료 범위 전체에 걸쳐 치료하는데 한계가 있을 수 있다. 치료 범위에 따라 고강도 집속 초음파 트랜스듀서를 개별로 제조해서 구비할 경우, 비용적인 측면에서 불리할 수 있다.
본 발명의 과제는 치료 범위에 따라 고강도 초음파의 초점거리를 조절할 수 있는 고강도 집속 초음파 치료헤드를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고강도 집속 초음파 치료헤드는 고강도 집속 초음파 트랜스듀서와, 멤브레인, 및 굴절렌즈부를 포함한다. 고강도 집속 초음파 트랜스듀서는 고강도 초음파를 발생시키는 초음파 발생부, 및 초음파 발생부로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시키는 초음파 방사면을 구비한다. 멤브레인은 초음파 방사면을 덮도록 형성되어 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성한다. 굴절렌즈부는 수용공간 내에 배치되어 초음파 방사면 쪽에 분리 가능하게 장착되며, 초음파 방사면으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절한다.
본 발명에 따르면, 치료 범위에 따라 굴절렌즈부를 적절히 교체해서 고강도 초음파의 초점거리를 조절할 수 있으므로, 치료 범위에 따라 고강도 집속 초음파 트랜스듀서를 개별로 제조해서 구비하는 것보다 비용을 절감할 수 있으며, 사용 편의성도 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 치료헤드에 대한 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서, 멤브레인과 굴절렌즈부를 분리시킨 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 있어서, A 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제3 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 있어서, B 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 제4 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제5 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 제6 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 제7 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 11에 있어서, 굴절렌즈들이 설정 간격으로 서로 이격된 상태를 도시한 도면이다.
도 13은 제8 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 치료헤드에 대한 단면도이다. 도 2는 도 1에 있어서, 멤브레인과 굴절렌즈부를 분리시킨 상태를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 고강도 집속 초음파 치료헤드(100)는 고강도 집속 초음파 트랜스듀서(110)와, 멤브레인(120), 및 굴절렌즈부(130)를 포함한다.
고강도 집속 초음파 트랜스듀서(110)는 환자 치료를 위한 고강도 집속 초음파를 방사하기 위한 것이다. 고강도 집속 초음파 트랜스듀서(110)는 초음파 발생부(111) 및 초음파 방사면(113)을 구비한다. 초음파 방사면(113)은 초음파 발생부(111)로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시킨다. 예컨대, 고강도 집속 초음파 트랜스듀서(110)는 초음파 방사프레임(112)을 포함할 수 있다. 초음파 방사면(113)은 초음파 방사프레임(112)의 하측 부위에 형성될 수 있다. 초음파 방사면(113)은 고정 초점거리를 반경으로 오목한 반구 형태로 형성될 수 있다.
초음파 발생부(111)는 고강도 초음파를 발생시킨다. 예컨대, 초음파 발생부(111)는 다수의 초음파 진동자들이 초음파 방사프레임(112)에 배열되어 장착될 수 있다. 도시하고 있지 않지만, 초음파 진동자들은 배선 등에 의해 구동회로기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
초음파 진동자는 압전소자를 포함할 수 있다. 압전소자는 구동회로기판에 의해 전압을 인가 받으면 공진하여 초음파를 발생시키게 된다. 압전소자는 티탄산 지르콘산 납(PZT, lead zirconate titanate)계 등의 압전 세라믹, 단결정, 이들 재료와 고분자 재료를 복합한 복합 압전체 등으로 이루어질 수 있다. 초음파 진동자들은 위상이 다른 전기적 신호를 입력 받아 고강도 초음파의 초점거리를 초음파 방사면(113)의 고정 초점거리를 중심으로 가변시키도록 제어됨으로써, 환자의 치료부위에 초점을 맞출 수 있다. 또한, 초음파 진동자는 압전소자의 일측에 위치되어 공진 특성을 적절히 설정할 수 있게 하는 음향 정합층을 포함할 수 있다. 초음파 발생부(111)는 고강도 초음파를 발생시킬 수 있는 범주에서 다양한 형태로 구성될 수 있으므로, 예시된 바에 한정되지는 않는다.
멤브레인(120)은 초음파 방사면(113)을 덮도록 형성되어 초음파 방사면(113)과의 사이에 초음파 전달매질(101)을 수용하기 위한 수용공간을 형성한다. 초음파 전달매질(101)은 탈기된 물 등으로 이루어질 수 있다. 멤브레인(120)은 수용공간으로부터 초음파 전달매질이 누설되지 않게 초음파 방사프레임(112)의 테두리에 실링(sealing) 처리되어 장착될 수 있다. 또한, 멤브레인(120)은 초음파 방사프레임(112)에 장착된 상태에서 분리 가능하게 되어 굴절렌즈부(130)의 교체를 손쉽게 할 수 있다.
멤브레인(120)은 초음파 전달매질(101)과 유사한 음향 임피던스를 갖고 초음파 전달손실이 적으며 우수한 탄성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 멤브레인(120)은 에틸렌프로필렌(EPDM, Ethylene Propylene Diene Monomer) 고무, 라텍스(latex) 고무, 실리콘 고무 등과 같은 재료로 이루어질 수 있다. 멤브레인(120)은 수용공간에 초음파 전달매질(101)이 설정 양으로 채워지면, 대략 반구 형상으로 변형될 수 있다.
멤브레인(120)은 고강도 집속 초음파 치료시 환자 피부에 접촉된다. 이 상태에서, 환자의 치료부위에 초점이 맞춰진 후, 고강도 집속 초음파 트랜스듀서(110)의 초음파 방사면(113)을 통해 고강도 초음파가 방사되면, 고강도 초음파가 초음파 방사면(113)과 멤브레인(120) 사이의 초음파 전달매질(101)을 거쳐 환자의 치료부위에 집속될 수 있다.
굴절렌즈부(130)는 수용공간 내에 배치된다. 예컨대, 굴절렌즈부(130)는 1개의 굴절렌즈로 이루어질 수 있다. 굴절렌즈부(130)는 초음파 방사면(113)으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절할 수 있다. 즉, 굴절렌즈부(130)는 고강도 초음파의 초점거리를 초음파 방사면(113)의 고정 초점거리보다 설정 값만큼 길게 또는 짧게 조절할 수 있다. 이를 위해, 굴절렌즈부(130)는 초음파 전달매질(101)의 음속과 다른 음속을 갖는 재료로 이루어질 수 있다.
그리고, 굴절렌즈부(130)는 초음파 방사면(113) 쪽에 분리 가능하게 장착된다. 예컨대, 굴절렌즈부(130)는 가장자리 부위가 홀더(140)에 의해 지지될 수 있다. 홀더(140)에는 초음파 전달매질(101)이 굴절렌즈부(130)에 의해 구획된 상하 수용공간을 이동할 수 있게 통로가 형성될 수 있다. 초음파 방사프레임(112)의 하단 가장자리에는 홀더(140)가 상방으로 삽입될 수 있는 형태의 장착 홈(114)이 형성될 수 있다.
홀더(140)가 장착 홈(114)에 삽입된 상태에서 나사부재(150)가 홀더(140)와 초음파 방사프레임(112)에 나사 결합되면, 굴절렌즈부(130)가 초음파 방사프레임(112)에 장착될 수 있다. 나사부재(150)가 홀더(140)와 초음파 방사프레임(112)에 나사 결합된 상태로부터 해제되면, 굴절렌즈부(130)가 초음파 방사프레임(112)으로부터 분리될 수 있다. 한편, 예시된 바에 한정되지 않고, 굴절렌즈부(130)는 다양한 형태로 초음파 방사프레임(112)에 분리 가능하게 장착될 수 있음은 물론이다.
전술한 고강도 집속 초음파 치료헤드(100)에 의하면, 치료부위에 따라 치료 범위가 변경되어 그에 맞게 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절할 필요가 있는 경우, 멤브레인(120)을 초음파 방사프레임(112)으로부터 분리한 후, 굴절렌즈부(130)를 초음파 방사프레임(112)으로부터 분리한다. 그 다음, 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절할 수 있게 마련된 새로운 굴절렌즈부를 초음파 방사프레임(112)에 장착한 후, 멤브레인(120)을 초음파 방사프레임(112)에 장착할 수 있다. 이와 같이, 치료 범위에 따라 굴절렌즈부(130)를 적절히 교체해서 고강도 초음파의 초점거리를 조절할 수 있으므로, 치료 범위에 따라 고강도 집속 초음파 트랜스듀서를 개별로 제조해서 구비하는 것보다 비용을 절감할 수 있으며, 사용 편의성도 높일 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 3에 있어서, A 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 굴절렌즈부(130)는 균일한 두께의 평판 형태로 이루어질 수 있다. 굴절렌즈부(130)는 초음파 전달매질(101)의 음속보다 낮은 음속을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 초음파 전달매질(101)이 물인 경우, 동일한 온도 조건에서, 굴절렌즈부(130)는 물의 음속보다 낮은 음속을 갖는 재료로 이루어질 수 있다.
예컨대, 굴절렌즈부(130)는 실리콘 고무, 연질 고무(soft rubber), 테프론(Teflon), 페놀(Phenolic) 등의 수지 재료로 이루어질 수 있다. 이 재료들은 물의 음속인 1473m/s(20℃)보다 낮은 음속을 가질 수 있다. 또한, 이 재료들은 물의 음향 임피던스와 큰 차이가 없는 음향 임피던스를 가지므로, 초음파 전달손실을 최소화할 수 있다.
전술한 굴절렌즈부(130)는 초음파 방사면(113)으로부터 방사된 고강도 초음파가 입사되면, 고강도 초음파를 입사각(α)보다 작은 굴절각(β1)으로 굴절시켜 진행시킨다. 따라서, 고강도 초음파의 초점거리(f2)가 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 길게 조절될 수 있다.
도 5는 제2 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 굴절렌즈부(230)는 제1 실시예에 따른 굴절렌즈부(130)보다 큰 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 실시예에 따른 고강도 초음파의 초점거리(f3)는 제1 실시예에 따른 고강도 초음파의 초점거리(f2)보다 증가될 수 있다.
이와 반대로, 제2 실시예에 따른 굴절렌즈부(230)의 두께를 제1 실시예에 따른 굴절렌즈부(130)의 두께처럼 감소시키게 되면, 제2 실시예에 따른 고강도 초음파의 초점거리(f3)를 제1 실시예에 따른 고강도 초음파의 초점거리(f2)처럼 감소시킬 수 있다. 따라서, 굴절렌즈부(230)의 재료와 두께를 적절히 선택함에 따라 고강도 초음파의 초점거리(f3)를 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 설정 값만큼 길게 조절할 수 있게 된다.
도 6은 제3 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 도 6에 있어서, B 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 실시예에 따른 굴절렌즈부(330)는 균일한 두께의 평판 형태로 초음파 전달매질(101)의 음속보다 높은 음속을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 초음파 전달매질(101)이 물인 경우, 굴절렌즈부(330)는 물의 음속보다 높은 음속을 갖는 재료로 이루어질 수 있다.
예컨대, 굴절렌즈부(330)는 천연고무(natural rubber), 경질 고무(hard rubber), 셀룰로즈 아세테이트(Cellulose Acetate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 나일론(Nylon), 폴리스티렌(Polystyrene), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA; polymethyl methacrylate), 아크릴(Acrylics), 폴리에텔에텔캐톤(PEEK; Polyetherethereketone), 폴리에틸렌(Polyethylene), 루시트(Lucite), 파인(Pine) 등의 수지 재료나, 유리섬유(Fiberglass), 그래파이트/에폭시(Graphite/Epoxy), 보론/에폭시(Boron/Epoxy) 등의 복합 재료로 이루어질 수 있다.
전술한 굴절렌즈부(330)는 초음파 방사면(113)으로부터 방사된 고강도 초음파가 입사되면, 고강도 초음파를 입사각(α)보다 큰 굴절각(β2)으로 굴절시켜 진행시킨다. 따라서, 고강도 초음파의 초점거리(f4)가 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 짧게 조절될 수 있다.
도 8은 제4 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제4 실시예에 따른 굴절렌즈부(430)는 제3 실시예에 따른 굴절렌즈부(330)보다 큰 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제4 실시예에 따른 고강도 초음파의 초점거리(f5)는 제3 실시예에 따른 고강도 초음파의 초점거리(f4)보다 감소될 수 있다.
이와 반대로, 제4 실시예에 따른 굴절렌즈부(430)의 두께를 제3 실시예에 따른 굴절렌즈부(330)의 두께처럼 감소시키게 되면, 제4 실시예에 따른 고강도 초음파의 초점거리(f5)를 제3 실시예에 따른 고강도 초음파의 초점거리(f4)처럼 증가시킬 수 있다. 따라서, 굴절렌즈부(430)의 재료와 두께를 적절히 선택함에 따라 고강도 초음파의 초점거리(f5)를 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 설정 값만큼 짧게 조절할 수 있게 된다.
도 9는 제5 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 굴절렌즈부(530)는 균일한 두께로 초음파 방사면(113)의 곡률반경보다 작은 곡률반경을 갖게 형성될 수 있다. 이에 따라, 굴절렌즈부(530)의 초점거리가 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 짧아지므로, 고강도 초음파의 초점거리(f6)를 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 짧게 조절할 수 있다. 이와 함께, 굴절렌즈부(530)의 재료와 두께를 적절히 선택함에 따라 고강도 초음파의 초점거리(f6)를 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 설정 값만큼 짧게 조절할 수 있다.
도 10은 제6 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 굴절렌즈부(630)는 균일한 두께로 초음파 방사면(113)의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖게 형성될 수 있다. 이에 따라, 굴절렌즈부(630)의 초점거리가 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 길어지므로, 고강도 초음파의 초점거리(f7)를 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 길게 조절할 수 있다. 이와 함께, 굴절렌즈부(630)의 재료와 두께를 적절히 선택함에 따라 고강도 초음파의 초점거리(f7)를 초음파 방사면의 고정 초점거리(f1)보다 설정 값만큼 길게 조절할 수 있다. 한편, 예시된 바에 한정되지 않고, 굴절렌즈부는 전술한 기능을 수행하는 범주에서 다양한 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
도 11은 제7 실시예에 따른 굴절렌즈부를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 굴절렌즈부(730)는 초음파 진행 방향을 따라 배열된 2개의 굴절렌즈들(731, 732)로 이루어질 수 있다. 여기서, 굴절렌즈들(731, 732)은 서로 동일한 음속을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 굴절렌즈들(731, 732)은 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 굴절렌즈들(731, 732)은 서로 접촉되게 배열될 수 있다. 이에 따라, 투과율 손실을 방지할 수 있다. 굴절렌즈들(731, 732) 중 하나의 굴절렌즈(732)는 두께 증감에 따라 고강도 초음파의 초점거리(f8)를 조절하도록 구성될 수 있다. 이하, 2개의 굴절렌즈들(731, 732) 중 하나는 제1 굴절렌즈(731)로 지칭하고, 다른 하나는 제2 굴절렌즈(732)로 지칭하기로 한다.
예컨대, 본 실시예의 굴절렌즈부(730)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f8)를 제1 실시예의 굴절렌즈부에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f2)보다 증가시킬 경우, 제1,2 굴절렌즈(731, 732)는 다음과 같이 구성될 수 있다. 제1,2 굴절렌즈(731, 732)는 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)와 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 제1 굴절렌즈(731)의 두께는 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)의 두께보다 얇게 설정될 수 있다. 제2 굴절렌즈(732)의 두께는 제1 굴절렌즈(731)의 두께와 더해진 두께 합이 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)의 두께보다 크도록 설정될 수 있다. 또는, 제1 굴절렌즈(731)의 두께는 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)의 두께와 동일하게 설정될 수 있다. 이 경우, 제2 굴절렌즈(732)가 추가됨에 따라, 고강도 초음파의 초점거리(f8)를 증가시킬 수 있다.
이와 반대로, 도시하고 있지만, 본 실시예의 굴절렌즈부(730)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f8)를 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f2)보다 감소시킬 경우, 제2 굴절렌즈(732)의 두께는 제1 굴절렌즈(731)의 두께와 더해진 두께 합이 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)의 두께보다 작도록 설정될 수 있다.
이와 같이, 굴절렌즈부(730)가 구성되면, 제1 굴절렌즈(731)는 그대로 둔 채, 고강도 초음파의 초점거리(f8)를 미세 조절할 수 있게 제2 굴절렌즈(732)만을 새로 마련해서 교체할 수 있다. 따라서, 고강도 초음파의 초점거리(f8)를 미세 조절할 수 있게 제1,2 굴절렌즈(731, 732) 모두를 새로 마련해서 교체하는 것에 비해, 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
제1,2 굴절렌즈(731, 732)는 제1,2 홀더(741, 742)에 의해 각각 지지될 수 있다. 제1 홀더(741)는 나사 결합 방식 등에 의해 초음파 방사프레임(112)에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 제2 홀더(742)도 나사 결합 방식 등에 의해 제1 홀더(741)에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 따라서, 제1,2 굴절렌즈(731, 732)가 초음파 방사프레임(112)에 조립 또는 분리가 용이할 수 있다.
다른 예로, 굴절렌즈부는 3개의 굴절렌즈들로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 예컨대, 2개의 굴절렌즈들의 두께 합이 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)의 두께와 동일하게 설정될 수 있다. 나머지 1개의 굴절렌즈가 추가됨에 따라, 굴절렌즈부에 의한 고강도 초음파의 초점거리를 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f2)보다 증가시킬 수 있다.
또는, 3개의 굴절렌즈들의 두께 합이 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)의 두께와 동일하게 설정될 수 있다. 적어도 어느 1개의 굴절렌즈가 제거됨에 따라, 굴절렌즈부에 의한 고강도 초음파의 초점거리를 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f2)보다 감소시킬 수 있다. 이 밖에도, 굴절렌즈부는 4개 이상의 굴절렌즈들로 이루어져 고강도 초음파의 초점거리를 조절하도록 다양하게 조합될 수도 있다.
또한, 본 실시예에 따른 굴절렌즈부(730)는 전술한 원리를 이용해서, 제3 실시예에 따른 굴절렌즈부(330), 제5 실시예에 따른 굴절렌즈부(530), 제6 실시예에 따른 굴절렌즈부(630)에 의한 고강도 초음파 초점거리를 미세 조절하는데 적용될 수 있음은 물론이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 굴절렌즈들(731, 732)은 설정 간격으로 서로 이격되게 배열될 수 있다. 이에 따라, 굴절렌즈들(731, 732) 사이로 초음파 전달매질(101)이 공기 없이 채워질 수 있으므로, 공기로 인한 투과율 손실을 방지할 수 있다. 굴절렌즈들(731, 732)의 간격 유지를 위해, 제1 홀더(741)는 굴절렌즈들(731, 732) 사이로 삽입되게 형성된 지지 턱(741a)을 포함할 수 있다. 지지 턱(741a)은 제2 홀더(742)에 형성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 굴절렌즈들(731, 732)의 간격은 초음파의 보강 간섭 및 상쇄 간섭이 생기지 않도록 하기 수학식 1에 의해 설정될 수 있다.
Figure 112013096434677-pat00001
여기서, D는 굴절렌즈들의 간격을 나타내며, λ는 초음파 파장을 나타낸다.
도 13은 제8 실시예에 따른 굴절렌즈부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 굴절렌즈부(830)는 초음파 진행 방향을 따라 배열된 2개의 굴절렌즈들(831, 832)로 이루어질 수 있다. 여기서, 굴절렌즈들(831, 832)은 서로 접촉되게 배열될 수 있다. 굴절렌즈들(831, 832) 중 하나의 굴절렌즈(832)는 다른 굴절렌즈(831)와 음속이 상이한 재료로 이루어져 고강도 초음파의 초점거리(f9)를 조절할 수 있다. 이하, 2개의 굴절렌즈들(831, 832) 중 하나는 제1 굴절렌즈(831)로 지칭하고, 다른 하나는 제2 굴절렌즈(832)로 지칭하기로 한다.
예컨대, 본 실시예의 굴절렌즈부(830)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f9)를 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f2)보다 증가시킬 경우, 제1,2 굴절렌즈(831, 832)는 다음과 같이 구성될 수 있다. 제1 굴절렌즈(831)는 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)와 동일한 재료와 두께로 이루어질 수 있다. 제2 굴절렌즈(832)는 제1 굴절렌즈(831)보다 낮은 음속을 갖는 재료로 이루어질 수 있다.
이와 반대로, 도시하고 있지 않지만, 본 실시예의 굴절렌즈부(830)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f9)를 제1 실시예의 굴절렌즈부(130)에 의한 고강도 초음파의 초점거리(f2)보다 감소시킬 경우, 제2 굴절렌즈(832)는 제1 굴절렌즈(831)보다 높은 음속을 갖는 재료로 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 제2 굴절렌즈(832)의 재료뿐 아니라, 제2 굴절렌즈(832)의 두께도 적절히 선택함에 따라 고강도 초음파의 초점거리(f9)를 미세 조절할 수도 있다. 다른 예로, 굴절렌즈부는 3개 이상의 굴절렌즈들로 이루어질 수도 있다.
본 실시예에 따른 굴절렌즈부(830)는 전술한 원리를 이용해서, 제3 실시예에 따른 굴절렌즈부(330), 제5 실시예에 따른 굴절렌즈부(530), 제6 실시예에 따른 굴절렌즈부(630)에 의한 고강도 초음파 초점거리를 미세 조절하는데 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
101..초음파 전달매질
110..고강도 집속 초음파 트랜스듀서
111..초음파 발생부
112..초음파 방사프레임
113..초음파 방사면
120..멤브레인
130,230,330,430,530,630,730,830..굴절렌즈부

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 고강도 초음파를 발생시키는 초음파 발생부, 및 상기 초음파 발생부로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시키는 초음파 방사면을 구비한 고강도 집속 초음파 트랜스듀서;
    상기 초음파 방사면을 덮도록 형성되어 상기 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성하는 멤브레인; 및
    상기 수용공간 내에 배치되어 상기 초음파 방사면 쪽에 분리 가능하게 장착되며, 상기 초음파 방사면으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절하는 굴절렌즈부;를 포함하며,
    상기 굴절렌즈부는,
    상기 초음파 전달매질의 음속보다 낮은 음속을 갖는 재료로 이루어져 고강도 초음파의 초점거리를 상기 초음파 방사면의 고정 초점거리보다 길게 조절하며,
    균일한 두께의 평판 형태로 이루어져 두께 증가에 따라 고강도 초음파의 초점거리를 증가시키며 두께 감소에 따라 고강도 초음파의 초점거리를 감소시키는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  5. 고강도 초음파를 발생시키는 초음파 발생부, 및 상기 초음파 발생부로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시키는 초음파 방사면을 구비한 고강도 집속 초음파 트랜스듀서;
    상기 초음파 방사면을 덮도록 형성되어 상기 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성하는 멤브레인; 및
    상기 수용공간 내에 배치되어 상기 초음파 방사면 쪽에 분리 가능하게 장착되며, 상기 초음파 방사면으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절하는 굴절렌즈부;를 포함하며,
    상기 굴절렌즈부는,
    균일한 두께의 평판 형태로 이루어지고 상기 초음파 전달매질의 음속보다 높은 음속을 갖는 재료로 이루어져 고강도 초음파의 초점거리를 상기 초음파 방사면의 고정 초점거리보다 짧게 조절하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 굴절렌즈부는,
    두께 증가에 따라 고강도 초음파의 초점거리를 감소시키며 두께 감소에 따라 고강도 초음파의 초점거리를 증가시키는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 굴절렌즈부는,
    상기 초음파 방사면의 곡률반경보다 작은 곡률반경을 갖게 형성되어 고강도 초음파의 초점거리를 상기 초음파 방사면의 고정 초점거리보다 짧게 조절하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 굴절렌즈부는,
    상기 초음파굴절렌즈부 방사면의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖게 형성되어 고강도 초음파의 초점거리를 상기 초음파 방사면의 고정 초점거리보다 길게 조절하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  9. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 굴절렌즈부는,
    1개의 굴절렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  10. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 굴절렌즈부는,
    초음파 진행 방향을 따라 배열된 2개 이상의 굴절렌즈들로 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  11. 고강도 초음파를 발생시키는 초음파 발생부, 및 상기 초음파 발생부로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시키는 초음파 방사면을 구비한 고강도 집속 초음파 트랜스듀서;
    상기 초음파 방사면을 덮도록 형성되어 상기 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성하는 멤브레인; 및
    상기 수용공간 내에 배치되어 상기 초음파 방사면 쪽에 분리 가능하게 장착되며, 상기 초음파 방사면으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절하는 굴절렌즈부;를 포함하며,
    상기 굴절렌즈부는 초음파 진행 방향을 따라 배열된 2개 이상의 굴절렌즈들로 이루어지며,
    상기 굴절렌즈들은 서로 동일한 음속을 갖는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 굴절렌즈들 중 적어도 하나의 굴절렌즈는 두께 증감에 따라 고강도 초음파의 초점거리를 조절하도록 된 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  13. 고강도 초음파를 발생시키는 초음파 발생부, 및 상기 초음파 발생부로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시키는 초음파 방사면을 구비한 고강도 집속 초음파 트랜스듀서;
    상기 초음파 방사면을 덮도록 형성되어 상기 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성하는 멤브레인; 및
    상기 수용공간 내에 배치되어 상기 초음파 방사면 쪽에 분리 가능하게 장착되며, 상기 초음파 방사면으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절하는 굴절렌즈부;를 포함하며,
    상기 굴절렌즈부는 초음파 진행 방향을 따라 배열된 2개 이상의 굴절렌즈들로 이루어지며,
    상기 굴절렌즈들 중 적어도 하나의 굴절렌즈는 다른 굴절렌즈와 음속이 상이한 재료로 이루어져 고강도 초음파의 초점거리를 조절하도록 된 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  14. 고강도 초음파를 발생시키는 초음파 발생부, 및 상기 초음파 발생부로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시키는 초음파 방사면을 구비한 고강도 집속 초음파 트랜스듀서;
    상기 초음파 방사면을 덮도록 형성되어 상기 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성하는 멤브레인; 및
    상기 수용공간 내에 배치되어 상기 초음파 방사면 쪽에 분리 가능하게 장착되며, 상기 초음파 방사면으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절하는 굴절렌즈부;를 포함하며,
    상기 굴절렌즈부는 초음파 진행 방향을 따라 배열된 2개 이상의 굴절렌즈들로 이루어지며,
    상기 굴절렌즈들은 서로 접촉되게 배치된 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
  15. 고강도 초음파를 발생시키는 초음파 발생부, 및 상기 초음파 발생부로부터 발생된 고강도 초음파를 집속시키는 초음파 방사면을 구비한 고강도 집속 초음파 트랜스듀서;
    상기 초음파 방사면을 덮도록 형성되어 상기 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성하는 멤브레인; 및
    상기 수용공간 내에 배치되어 상기 초음파 방사면 쪽에 분리 가능하게 장착되며, 상기 초음파 방사면으로부터 방사되는 고강도 초음파를 굴절시켜 고강도 초음파의 초점거리를 설정 값으로 조절하는 굴절렌즈부;를 포함하며,
    상기 굴절렌즈부는 초음파 진행 방향을 따라 배열된 2개 이상의 굴절렌즈들로 이루어지며,
    상기 굴절렌즈들은 설정 간격으로 서로 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료헤드.
KR1020130127247A 2013-10-24 2013-10-24 초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드 KR101533400B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130127247A KR101533400B1 (ko) 2013-10-24 2013-10-24 초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130127247A KR101533400B1 (ko) 2013-10-24 2013-10-24 초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150047698A KR20150047698A (ko) 2015-05-06
KR101533400B1 true KR101533400B1 (ko) 2015-07-03

Family

ID=53386512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130127247A KR101533400B1 (ko) 2013-10-24 2013-10-24 초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101533400B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102040165B1 (ko) * 2017-05-02 2019-11-04 (주)오스힐 초음파 및 미세전류를 이용한 치료 장치
US20240050767A1 (en) * 2022-08-12 2024-02-15 National Tsing Hua University Device and method for improving light penetration

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990025909A (ko) * 1997-09-13 1999-04-06 한진호 의료용 초음파 변환기의 접속방법
KR20040081738A (ko) * 2001-11-05 2004-09-22 베이징 유안데 바이오메디칼 프로젝트 컴파니 리미티드 외부 고강도 집적 초음파 치료의 소스를 위한 전도성매질을 수용하는 구조

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990025909A (ko) * 1997-09-13 1999-04-06 한진호 의료용 초음파 변환기의 접속방법
KR20040081738A (ko) * 2001-11-05 2004-09-22 베이징 유안데 바이오메디칼 프로젝트 컴파니 리미티드 외부 고강도 집적 초음파 치료의 소스를 위한 전도성매질을 수용하는 구조

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150047698A (ko) 2015-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8162858B2 (en) Ultrasonic medical treatment device with variable focal zone
US11717854B2 (en) Flextensional transducers and related methods
JP5352475B2 (ja) 音響レンズを用いた高密度焦点式超音波アブレーションのための装置及び方法
JP5542966B2 (ja) 超音波プローブ
US7674233B2 (en) Method and apparatus for focussing ultrasonic energy
EP1354561A1 (en) Apparatus for manipulating acoustic pulses
JP5757890B2 (ja) ヒト表面組織の制御された熱処理のためのシステム
CA2799760C (en) Ultrasonic transducer assembly
US20190282207A1 (en) High intensity focused ultrasound (hifu) device and system
KR101173276B1 (ko) 초음파 프로브
KR101533400B1 (ko) 초점거리 조절 가능한 고강도 집속 초음파 치료헤드
KR101259381B1 (ko) 고강도 집속 초음파용 어플리케이터
US7666152B2 (en) Focusing electromagnetic acoustic wave source
KR101861354B1 (ko) 집속 초음파 변환기
CN111803121B (zh) 一种声波聚焦透镜和超声调控装置
KR101771988B1 (ko) 초음파 집속장치
KR102069669B1 (ko) 음향렌즈를 구비한 초음파 의료장치
KR102005497B1 (ko) 양면 초음파 출력을 이용한 고강도 집속형 초음파 기기
US20100094179A1 (en) Optimized Diffraction Zone for Ultrasound Therapy
JP2012005602A (ja) 超音波照射装置
WO2023227588A1 (en) Acoustic devices with adjustable penetration depth and optical observation
MX2018002628A (es) Aparato para cirugia intracraneal no invasiva por ablacion termica mediante un arreglo en fases poliedro-semiesferico de transductores planos de ultrasonido.
GB2384674A (en) Lens to focus ultrasonic vibration at a predetermined zone
KR20120129276A (ko) 전송 또는 수신 감도가 향상된 초음파 진단 및 치료를 위한 프로브

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180627

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190605

Year of fee payment: 5