KR101716457B1 - 초음파 전달 소자 및 그것을 포함한 초음파 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 기기에 관한 것이다. 본 발명의 초음파 기기는 초음파의 발생을 제어하는 초음파 제어기, 전기자극을 위한 전기자극 신호의 발생을 제어하는 전기자극 제어기, 및 초음파 제어기와 전기자극 제어기에 연결되어 피부와의 접촉 표면에 위치한 기능성 물질을 피부 내부로 주입하기 위한 초음파를 발생하고, 피부에 전기적 자극을 인가하기 위한 전기자극 신호를 발생하는 초음파 전달 소자를 포함한다. 여기서, 초음파 전달 소자는 초음파를 발생하는 적어도 하나의 압전 소자, 및 압전 소자에 결합되고, 상기 기능성 물질 방향으로 출력하고, 전기자극 신호를 발생시켜 피부로 출력하는 전기전도성 초음파 전달부를 포함하고, 전기전도성 초음파 전달부는 피부의 접촉면을 기준으로, 상기 피부와의 사이에 기능성 물질을 수용하도록 공간을 형성하는 가이드를 포함한다.

Description

초음파 전달 소자 및 그것을 포함한 초음파 기기{ULTRASONIC WAVES DELIVERY ELEMENT AND ULTRASONIC WAVES DEVICE COMPRISING THEREOF}
본 발명은 초음파 기기에 관련된 것으로서, 다양한 물질을 초음파를 이용하여 사람의 피부로 주입이 가능한 압전 소자 및 그것을 포함한 초음파 기기에 관한 것이다.
인체의 피부는 피부가 가지고 있는 외부 이물질에 대한 저항력에 의해 체내에 미용, 치료 등을 위한 물질을 피부 내부로 투입시키려고 하여도 쉽게 전달되지 못하는 한계가 있었다.
이에, 피부에 특정 기능성 물질(예를 들면, 로션, 젤 등의 타입을 갖는 액체 형태)의 주입을 위해. 전자기기를 이용하고 있다. 이러한 방법은 전기적 반발력을 이용한 이온 영동 기술과 초음파를 이용한 음파 영동 기술이 있다.
이온 영동 기술은 체내로 투입시키려고 하는 전하를 띤 기능성 물질을 제조하여 피부에 도포한다. 이후, 전하를 띤 기능성 물질과 동일한 전하를 띤 전극판을 가하고, 인체의 다른 부위에 반대 전극을 부착하거나 접촉을 통한 전기적 반발력을 이용하여 기능성 물질을 체내로 투입시킨다.
초음파를 이용한 음파 영동 기술은 초음파의 미세 기포 형성 기능을 이용하여 일시적으로 피부의 저항력을 무너뜨려 기능성 물질을 체내로 투입한다. 이를 위해, 기능성 물질을 피부에 도포하고, 고강도 출력을 갖는 초음파 기기를 이용하여 문질러주는 형태로 사용되었다. 하지만, 기존의 초음파 기기들에서는 고강도 출력을 이용함에 따라 체내에서 초음파가 발열하고, 이러한 발열은 세포의 괴사를 일으킴에 따라 인체에 접촉되는 초음파 기기를 이동시켜 사용한다.
이로 인해, 체내로 기능성 물질이 체내에 치밀한 인체조직의 내부를 확산하여 이동하는 시간을 충분히 확보하지 못함에 따라 기능성 물질의 체내 투입율이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 기능성 물질을 인체에 도포하여 초음파 기기를 이용하여 문질러주는 방식으로 체내에 투입시키는 경우, 표면과 피부 사이에 있는 기능성 물질의 두께가 매우 얇아진다. 초음파 기기의 피부 접촉부와 피부 사이에 있는 기능성 물질만이 음파 영동 효과에 의해 체내로 투입되지만, 일정한 두께를 유지하도록 하는 것은 불가능하다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 체내에 기능성 물질의 투입 효율을 향상시키기 위한 초음파 전달 소자 및 그것을 포함한 초음파 기기를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 초음파 전달 소자는 초음파를 발생하는 적어도 하나의 압전 소자, 및 상기 압전 소자에 결합되고, 상기 초음파를 피부로 전달하고, 전기자극 신호를 발생하여 피부로 출력하는 전기전도성 초음파 전달부를 포함하고, 상기 전기전도성 초음파 전달부는 상기 피부의 접촉면을 기준으로, 상기 피부와의 사이에 기능성 물질을 수용하도록 공간을 형성하는 가이드를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전기전도성 초음파 전달부는 상기 초음파를 이용하여 상기 기능성 물질을 상기 피부 내부로 주입한다.
이 실시예에 있어서, 상기 압전 소자는 미리 결정된 주기를 간격으로 상기 초음파를 발생하고, 상기 전기전도성 초음파 전달부는 상기 초음파가 출력되지 않는 주기 내에서 상기 전기자극 신호를 발생한다.
이 실시예에 있어서, 상기 가이드는 상기 공간 형성을 위한 높이를 갖고, 상기 전기전도성 초음파 전달부에서 상기 접촉면 상에 수직방향으로 상기 기능성 물질을 수용하기 위한 공간을 형성한다.
이 실시예에 있어서, 상기 가이드는 단일 패턴 형태, 패턴의 반복 형태, 메쉬 형태, 및 불규칙 패턴 형태 중 적어도 하나의 형태를 갖도록 형성된다.
이 실시예에 있어서, 상기 전기전도성 초음파 전달부는 플러스 전극의 전기자극 신호와 마이너스 전극의 전기자극 신호 중 하나의 전기자극 신호를 출력하며, 상기 초음파 전달 소자와 다른 초음파 전달 소자를 통해 상기 전기전도성 초음파 전달부를 통해 인가되는 전기자극 신호의 극성과 반대되는 극성을 갖는 전극의 전기자극 신호의 출력을 통해 상기 피부로 전기자극을 인가한다.
이 실시예에 있어서, 상기 다른 초음파 전달 소자는 상기 전기전도성 초음파 전달부와 동일하게 초음파를 출력한다.
이 실시예에 있어서, 상기 압전 소자에서 상기 초음파가 발생되는 동안 상기 전기전도성 초음파 전달부에서 전기자극 신호의 발생은 중지되고, 상기 전기전도성 초음파 전달부에서 전기자극 신호가 발생되는 동안 상기 압전 소자에서 상기 초음파의 발생이 중지된다.
본 발명에 따른 초음파 기기는 초음파의 발생을 제어하는 초음파 제어기, 전기자극을 위한 전기자극 신호의 발생을 제어하는 전기자극 제어기, 및 상기 초음파 제어기와 상기 전기자극 제어기에 연결되어 피부와의 접촉 표면에 위치한 기능성 물질을 상기 피부 내부로 주입하기 위한 초음파를 발생하고, 상기 피부에 전기적 자극을 인가하기 위한 상기 전기자극 신호를 발생하는 초음파 전달 소자를 포함하고, 상기 초음파 전달 소자는 상기 초음파 제어기의 제어에 따라 상기 초음파를 발생하는 적어도 하나의 압전 소자, 및 상기 압전 소자에 결합되고, 상기 초음파를 상기 기능성 물질 방향으로 출력하고, 상기 전기자극 제어기의 제어에 따라 상기 전기자극 신호를 발생하여 상기 피부로 출력하는 전기전도성 초음파 전달부를 포함하고, 상기 전기전도성 초음파 전달부는 상기 피부의 접촉면을 기준으로, 상기 피부와의 사이에 기능성 물질을 수용하도록 공간을 형성하는 가이드를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 초음파 제어기는 상기 압전 소자를 통해 상기 초음파를 미리 결정된 주기를 간격으로 발생하도록 제어하며, 상기 전기자극 제어기는 상기 전기전도성 초음파 전달부를 통해 상기 초음파가 출력되지 않는 주기 내에서 상기 전기자극 신호를 발생하도록 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 압전 소자는 표면에 도포된 전극막들을 포함하며, 상기 초음파 제어기는 상기 압전 소자의 상부에 도포된 제 1 전극막과 상기 압전 소자의 하부에 도포된 제 2 전극막에 연결된다.
이 실시예에 있어서, 상기 가이드는 상기 공간 형성을 위한 높이를 갖고, 상기 전기전도성 초음파 전달부의 상기 접촉면 상에 수직 방향으로 상기 기능성 물질을 수용하기 위한 공간을 형성한다.
이 실시예에 있어서, 상기 가이드는 단일 패턴 형태, 패턴의 반복 형태, 메쉬 형태, 및 불규칙 패턴 형태 중 적어도 하나의 형태를 갖도록 형성된다.
이 실시예에 있어서, 상기 전기자극 제어기에 연결되어 전기자극 신호를 발생하는 전기자극 소자를 더 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전기자극 제어기는 상기 초음파 전달 소자에 플러스 전극의 전기자극 신호가 발생되도록 제어하면, 상기 전기자극 소자에 마이너스 전극의 전기자극 신호가 발생되도록 제어하고, 상기 전기자극 소자에 플러스 전극의 전기자극 신호가 발생되도록 제어하면, 상기 초음파 전달 소자에 마이너스 전극의 전기자극 신호가 발생되도록 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전기자극 소자는 초음파 신호를 발생하는 압전 소자를 포함하고, 상기 압전 소자가 상기 초음파 제어기에 연결되면, 초음파 신호를 출력한다.
본 발명의 초음파 기기는 초음파 전달 소자에 기능성 물질을 수용할 수 있도록 가이드의 형성을 통해 공기가 적게 함유된 기능성 물질의 두께를 보장함으로써, 체내(피부 내부)에 기능성 물질의 투입 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 기기를 예시적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1의 초음파 전달 소자를 예시적으로 도시한 도면,
도 3은 도 2의 초음파 전달 소자를 이용한 체내로의 기능성 물질을 투입을 예시적으로 도시한 도면,
도 4는 도 1의 초음파 전달 소자에 형성된 다양한 가이드들을 예시적으로 도시한 도면,
도 5는 도 1의 초음파 전달 소자들을 이용하여 전기자극 신호를 인가하는 동작을 예시적으로 도시한 도면,
도 6은 도 1의 초음파 기기에서 초음파와 전기자극 신호의 발생 제어에 따른 초음파와 전기자극 신호 사이의 관계를 도시한 타이밍도, 및
도 7은 도 1의 초음파 기기의 구현을 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 초음파를 이용하여 체내로 기능성 물질을 주입할 수 있는 초음파 기기를 제공한다. 이러한 초음파 기기는 기능성 물질의 투입(또는, 침투) 성능을 향상시키기 위한 구조를 갖는 초음파 전달 소자를 포함할 수 있다. 또한, 초음파 기기는 염증 치료와 통증 치료를 병행하기 위해 초음파 전달 소자를 통해 피부로 전기자극 신호를 인가한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 기기를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초음파 기기(100)는 제어 모듈(110)과 초음파 전달 소자들(120, 130)을 포함한다.
제어 모듈(110)은 초음파 전달 소자들(120, 130)에 연결되어 초음파 전달 소자들(120, 130)를 통한 초음파와 전기자극 신호의 발생 동작을 제어한다.
제어 모듈(110)은 초음파 제어기(111)와 전기자극 제어기(112)를 포함한다.
초음파 제어기(111)는 초음파 전달 소자들(120, 130)에 연결되고, 인가되는 전원을 이용하여 초음파 전달 소자들(120, 130)을 통해 초음파가 발생되는 동작을 제어한다.
전기자극 제어기(112)는 초음파 전달 소자들(120, 130)에 연결되고, 인가되는 전원을 이용하여 초음파 전달 소자들(120, 130)을 통해 전기자극 신호가 발생되는 동작을 제어한다. 전기자극 제어기(112)는 초음파 전달 소자들(120, 130)을 통해 플러스(+) 전극의 전기자극 신호와 마이너스(-) 전극의 전기자극 신호를 발생하도록 할 수 있다. 이로 인해, 전기자극 제어기(112)는 두 개의 초음파 전달 소자들(120, 130) 중에서 하나의 초음파 전달 소자(120 또는 130)에서 플러스 전극의 전기자극 신호가 발생되면, 다른 하나의 초음파 전달 소자(130 또는 120)에서 마이너스 전극의 전기자극 신호가 발생되도록 제어할 수 있다.
한편, 초음파 제어기(111)와 전기자극 제어기(112)는 초음파와 전기자극 신호의 강도 또는 세기를 가변되도록 조절할 수도 있다.
또한, 제어 모듈(110)은 초음파 제어기(111)를 통한 초음파 발생 동작 제어하고, 전기자극 제어기(112)를 통한 전기자극 신호의 발생 동작을 제어하기 위한 외부 전원을 인가받을 수 있다. 또한, 제어 모듈(110)은 외부 전원 대신에 고정되거나 탈착 가능한 배터리 모듈을 추가로 포함할 수도 있다.
초음파 전달 소자들(120, 130)은 초음파 제어기(111)와 전기자극 제어기(112)에 연결될 수 있다. 초음파 전달 소자들(120, 130) 각각은 초음파 제어기(111)의 제어에 따라 초음파를 발생하거나 전기자극 제어기(112)의 제어에 따라 전기자극 신호(플러스 전극 또는 마이너스 전극의 전기자극 신호)를 발생할 수 있다.
이때, 초음파 전달 소자들(120, 130)은 인체의 피부에 접촉되며, 초음파와 전기자극 신호를 피부에 인가한다. 이때, 초음파 전달 소자들(120, 130)에서 인가되는 초음파는 초음파 전달 소자들(120, 130)의 피부의 접촉면 부분에서의 기능성 물질을 피부로 주입한다. 여기서, 기능성 물질은 의약 성분, 미용 성분과 같은 성분을 포함한 기능성 물질로서 초음파로 주입이 가능한 형태(일예로, 로션이나 젤과 같은 액상 타입)일 수 있다.
초음파 전달 소자들(120, 130)은 초음파가 인가되는 않는 주기에서 전기자극 신호를 피부에 인가하여 통증 치료 등에 활용할 수 있다.
초음파 전달 소자들(120, 130)은 설명의 편의를 위하여 두 개를 기준으로 설명하지만, 초음파 기기(100)는 두 개 이상의 초음파 전달 소자들(120, 130)을 추가로 포함할 수 있으며, 하나의 초음파 전달 소자와 전기자극 신호만을 발생하는 다른 전기자극 소자를 이용할 수도 있다. 이때, 다른 전기자극 소자는 초음파 신호가 발생되지 않고, 플러스(+) 전극과 마이너스(-) 전극 중 하나의 전극에 대응되는 전기자극 신호를 발생한다. 예를 들어, 하나의 초음파 전달 소자에서 초음파와 전기자극 신호를 모두 발생하는 경우, 다른 하나로 전기자극 신호만을 발생하는 전기자극 소자가 이용될 수 있다.
도 2는 도 1의 초음파 전달 소자를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 초음파 전달 소자(120)는 제어 모듈(110)의 제어를 통해 초음파와 전기자극 신호를 발생시킬 수 있다.
초음파 전달 소자(120)는 압전 소자(121), 전기전도성 초음파 전달부(122), 및 가이드(123)를 포함한다.
압전 소자(121)는 제어 모듈(110), 즉 초음파 제어기(111)에 양측 표면(또는, 압전 소자에 도포된 전극막) 각각에 연결되고, 초음파 제어기(111)의 제어에 따라 초음파를 발생시킨다.
전기전도성 초음파 전달부(122)는 압전 소자(121)에 연결되고, 전기전도성 초음파 전달부(122)는 압전 소자(121)를 통해 발생된 초음파를 피부의 접촉면(1221)을 통해 초음파를 출력한다. 또한, 전기전도성 초음파 전달부(122)는 제어 모듈(110), 즉 전기자극 제어기(112)에 연결되고, 전기자극 제어기(112)의 제어에 따라 전기자극 신호를 발생시킨다.
가이드(123)는 기능성 물질이 수용되는 공간을 형성하기 위한 구조물로서, 전기전도성 초음파 전달부(122)의 접촉면(1221)을 기준으로 피부와의 사이에 기능성 물질을 수용하도록 공간을 형성한다. 여기서, 가이드(123)는 예시적으로 도시된 것으로, 전기전도성 초음파 전달부(122)의 접촉면(1221)의 외곽을 둘러싼 미리 설정된 높이(h)를 갖는 원형 형태이다. 여기서, 높이(h)는 최소로 체내로 투입될 기능성 물질의 최소한의 양을 수용할 수 있도록 형성되어야 한다. 이와 같은, 높이(h)는 기능성 물질의 사용 용도에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 약 0.05mm보다 높은 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 기능성 물질이 의약 기능을 갖는 의약 물질일 경우, 높이(h)는 약 0.7mm로 설정될 수 있다.
가이드(123)는 전기전도성 초음파 전달부(122)와 피부 사이에 일정한 두께를 갖는 기능성 물질을 수용하는 공간을 형성함으로써, 비교적 균일한 양의 기능성 물질을 수용한다. 가이드(123)에 수용된 기능성 물질은 전기전도성 초음파 전달부(122)에서 방출되는 초음파를 이용하여 피부로 주입된다.
여기서, 도 1의 두 개의 초음파 전달 소자들(120, 130) 중에서 초음파 전달 소자(120)를 예시적으로 설명한 것으로 다른 초음파 전달 소자(130)도 초음파 전달 소자(120)와 유사한 구조를 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 초음파 전달 소자(120)가 접촉면(1221)에 기능성 물질을 수용할 수 있는 공간을 형성하는 구조를 가질 수 있습니다. 이를 통해, 초음파 전달 소자(120)를 이용한 초음파 기기(100)는 공기가 적게 함유된 기능성 물질의 두께를 확보할 수 있어 피부에 기능성 물질의 투입 효율을 향상시킬 수 있습니다.
도 3은 도 2의 초음파 전달 소자를 이용한 체내로의 기능성 물질을 투입을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 초음파 전달 소자(120)는 압전 소자(121), 전기전도성 초음파 전달부(122), 및 가이드(123)를 포함하며, 초음파 전달 소자(120)의 상세한 설명은 도 2를 참조한다.
초음파 전달 소자(120)는 피부(10)에 밀착되면, 전기전도성 초음파 전달부(122)에 결합된 가이드(123)를 통해 피부(10)와의 사이에 기능성 물질(20)을 수용하는 공간을 형성한다. 이때, 피부(10)는 표피층(11), 진피층(12), 피하지방 조직층(13)으로 구성될 수 있다. 표피층(11)은 외부 이물질에 대한 저항력에 의해 기능성 물질을 표피층 안쪽에 위치한 진피층(12) 또는 피하지방 조직층(130)으로의 주입을 어렵게 한다.
초음파 전달 소자(120)는 초음파를 이용한 음파 영동을 통해 초음파의 미세 기포형성 기능을 이용하여 일시적으로 피부(10)의 저항력을 무너뜨려 기능성 물질(20)을 표피층(11) 내부로 주입한다.
한편, 압전 소자(121)는 표면에 도포된 전극막들(1211, 1212)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극막들(1211, 1212)은 압전 소자(121)에 도포되어 형성되는 막의 형태를 가질 수 있다. 제 1 전극막(1211)은 전기전도성 초음파 전달부(122)와 압전 소자(121) 사이에 형성되고, 제 2 전극막(1212)은 압전 소자(121)를 기준으로 제 1 전극막(1211)의 반대면에 형성된다. 제 1 전극막(1211)은 압전 소자(121)의 하부(피부 표면 방향)에 형성되고, 제 2 전극막(1222)은 압전 소자(121)의 상부(피부 표면의 반대 방향)에 형성된다.
초음파 제어기(111)는 제 1 전극막(1211)과 제 2 전극막(1212)에 각각 연결되며, 제 2 전극막(1212) 대신에 전기전도성 초음파 전달부(122)에 직접 연결될 수도 있다. 이는 압전 소자(121)와 전기전도성 초음파 전달부(122)가 연결되어 있음으로 중간에 절연성 접착제를 통해 결합되어 있더라도 전기가 통하고 주파수가 존재하기 때문이다.
또한, 전기자극 제어기(112)는 전기전도성 초음파 전달부(122)에 연결된다.
이때, 초음파를 이용한 기능성 물질의 주입 방향(31, 32)이 예시적으로 도시되어 있다.
압전 소자(121)를 통해 발생되는 초음파는 기능성 물질(20)의 종류 또는 초음파 기기의 용도 등에 따라 다양한 주파수를 갖는 파장의 형태로 발생될 수 있다. 예를 들어, 염증 또는 통증과 같은 의약 기능을 갖는 기능성 물질(20)에 대해 압전 소자(121)는 약 1MHz의 주파수를 사용할 수 있다. 이를 통해, 기능성 물질(20)의 주입 깊이는 피부(10)의 표면을 기준으로 5cm 내지 7cm의 길이를 가질 수 있고, 뼈가 아닌 연질 조직 기준으로 주입될 수 있다. 또한, 피부 미용과 같은 미용 기능을 갖는 기능성 물질(20)에 대해 압전 소자(121)는 약 3MHz의 주파수를 사용할 수 있다. 이를 통해 기능성 물질(20)의 주입 깊이는 피부(10)의 표면을 기준으로 약 1cm 이내의 길이를 가질 수 있고, 표피층(11) 내지는 진피층(12)의 일부의 영역에 초음파 에너지를 집중시킨다.
도 4는 도 1의 초음파 전달 소자에 형성된 다양한 가이드들을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 초음파 전달 소자(120)의 전기전도성 초음파 전달부(122)에 결합되는 가이드들의 다양한 형태를 도시한다.
(a)에서, 가이드(1231)는 원형 형태를 갖는 초음파 전달 소자(120)의 중점(P)을 중심으로 초음파 전달 소자의 테두리 부분에 접촉면(1221)에 수직 방향으로 형성될 수 있지만, 기능성 물질(20)을 수용할 수 있는 공간을 확보할 수만 있다면, 비스듬한 방향으로 형성될 수도 있다. 가이드(1231)는 일정한 두께를 갖는 원형 형태를 갖는다. 또한, 가이드(1231)는 도 2와 도 3에서 설명된 가이드(123)와 유사한 형태를 갖는다.
(b)에서, 가이드(1232)는 (a)의 원형 가이드(1231) 내부에 일정 간격을 기준으로 원형 가이드의 테두리들을 직선으로 연결하는 구조물을 포함한다.
(c)에서, 가이드(1233)는 (a)의 원형 가이드(1231) 내부에 일정 간격을 기준으로 상호 간에 교차하는 구조물을 포함한다.
(d)에서, 가이드(1234)는 (a)의 원형 가이드(1231) 내부에 타원 형태의 구조물을 복수개 포함한다.
(e)에서, 가이드(1235)는 (a)의 원형 가이드(1231) 내부에 복수의 곡선 형태의 구조물들을 포함한다.
(f)에서, 가이드(1236)는 (a)의 원형 가이드(1231) 내부에 중점(P)을 중심으로 복수의 원형 형태의 구조물들을 포함한다.
이와 같이, 가이드(123)는 원형, 다각형과 같이 형성되는 단일 패턴 형태(a), 직선, 원형, 다각형과 같은 유사한 패턴이 반복되는 패턴의 반복 형태(b, f), 복수의 선들이 교차하는 메쉬 형태(c), 및 불규칙 선들 또는 도형들로 형성되는 불규칙 패턴 형태(d, e)와 같이 다양하게 구현될 수 있다.
또한, 상술한 설명에서 초음파 전달 소자들(120, 130)은 원형인 경우를 예시적으로 설명하고 있으나, 원형 이외의 타원형, 다각형 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 이러한 다양한 형태를 갖는 초음파 전달 소자들(120, 130)에 의해 가이드들도 다양한 형태를 가질 수 있으며, 가이드들은 초음파 전달 소자들(120, 130)의 형태에 의해 형태가 제한되지 않는다.
도 5는 도 1의 초음파 전달 소자들을 이용하여 전기자극 신호를 인가하는 동작을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 초음파 전달 소자들(120, 130)을 이용하여 전기자극 신호를 인가하는 동작이다. 이때, 제 1 초음파 전달 소자(120)를 통해서 플러스(+) 전극의 전기자극 신호를 피부(10) 내부로 인가(41)한다. 또한, 제 2 초음파 전달 소자(130)를 통해서 마이너스(-) 전극의 전기자극 신호를 피부(10) 내부로 인가(42)한다.
이와 반대로, 제 1 초음파 전달 소자(120)를 통해서 마이너스(-) 전극의 전기자극 신호를 피부(10) 내부로 인가(41)한다. 또한, 제 2 초음파 전달 소자(130)를 통해서 플러스(+) 전극의 전기자극 신호를 피부(10) 내부로 인가(42)할 수도 있다.
또한, 구현에 따라서는 제 1 초음파 전달 소자(120)를 통해서 플러스(+) 전극과 마이너스 전극(-)의 전기자극 신호를 교대로 피부(10) 내부로 인가(41)할 수 있다. 이때, 제 2 초음파 전달 소자(130)는 제 1 초음파 전달 소자(120)와 반대의 극성을 갖는 전극의 전기자극 신호를 교대로 피부(10) 내부로 인가(42)할 수 있다.
이때, 제 1 초음파 전달 소자(120) 또는 제 2 초음파 전달 소자(130) 중 하나는 플러스 전극(+) 또는 마이너스 전극(-) 중 하나의 전극에 대응되는 전기자극 신호만를 출력하는 전기자극 소자일 수도 있다.
만약, 하나의 초음파 전달 소자에서 두 개의 전극(플러스 전극과 마이너스 전극)의 전기자극 신호를 출력하도록 전기적으로 절연되어 있는 경우, 하나의 초음파 전달 소자를 통해 플러스 전극과 마이너스 전극의 전기자극 신호를 출력할 수도 있다.
도 6은 도 1의 초음파 기기에서 초음파와 전기자극 신호의 발생 제어에 따른 초음파와 전기자극 신호 사이의 관계를 도시한 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, (a)는 초음파 발생에 따른 초음파 발생 동작을 도시한 타이밍도이고, (b)는 전기자극 신호 발생에 따른 전기자극 신호 발생 동작을 도시한 타이밍도이다. 타이밍도의 가로축은 시간을 나타낸다.
제 1 주기(210)와 제 3 주기(230) 동안 초음파 신호가 발생되고 있으며, 초음파 신호가 발생되지 않는 제 2 주기(220)와 제 4 주기(240) 동안 전기자극 신호가 발생되고 있다.
이와 같이, 초음파 신호를 통해 기능성 물질(20)을 주입하지 않는 주기에서 전기자극 신호를 피부(10)로 출력함으로써 전기자극을 인가하여 통증 치료 또는 마사지와 같은 추가적인 기능을 제공할 수 있다.
상술한 주기는 예시적으로 도시된 것으로 각 주기의 길이는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 7은 도 1의 초음파 기기의 구현을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 초음파 기기(100)는 제어 모듈(110), 초음파 전달 소자들(120, 130), 프로브(140), 및 전원 케이블(150)을 포함한다.
제어 모듈(110)은 도 1에서 설명된 바와 같은 초음파 제어기(111)와 전기자극 제어기(112)를 포함한다. 또한, 외부에 초음파 제어기(111)와 전기자극 제어기(112)의 제어를 위한 사용자 제어 입력부(버튼, 터치 패드) 등이 존재하고, 초음파 기기의 동작에 따른 동작 상태를 표시하는 화면, 램프, 유기 발광 다이오드 전구 등을 포함할 수 있다.
초음파 전달 소자들(120, 130)은 상술한 바와 같이 기능성 물질(20)을 수용하기 위한 가이드들이 형성된 소자들이다.
프로브(140)는 초음파 전달 소자들(120, 130)의 사용의 편의를 위해 예시적으로 사용되는 것으로 패드의 형태를 갖는 부분에 초음파 전달 소자들(120, 130)을 인입하는 구조를 갖는다. 프로브(140)는 제어 모듈(110)과의 연결을 위한 프로브 케이블(141)을 통해 제어 모듈(110)에 연결된다. 프로브 케이블(141)은 압전 소자(121)에 연결되는 신호 라인과 전기전도성 초음파 전달부(122)에 연결되는 신호 라인을 포함하며, 제어 모듈(110)과 초음파 전달 소자들(120, 130)을 연결하는 기능을 갖는다.
여기서, 프로브(140)는 예시적인 형태로 구현된 것으로 상술한 형태 이외의 다양한 형태로 구현될 수 있다.
전원 케이블(150)은 제어 모듈(110)이 외부로부터 공급되는 전원을 이용하여 동작할 때의 제어 모듈(110)로 전원을 공급하는 케이블이다.
이와 같이, 본 발명에서 제안된 초음파 기기(100)는 기능성 물질(20)을 일정하게 수용하여 피부와의 공기층을 최소화하며, 일정 두께를 갖도록 함으로써, 체내(피부 내부의 인체 조직) 또는 피부(10)에 기능성 물질(20)의 투입 효율을 향상시킨다.
이로 인해, 본 발명에서 제안된 초음파 기기는 의료 분야, 미용 분야와 같이 초음파를 이용한 기능성 물질을 피부 내부의 인체 조직 또는 피부에 주입하는 것이 가능한 다양한 분야에 활용될 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 초음파 기기 110: 제어 모듈
111: 초음파 제어기 112: 전기자극 제어기
120, 130: 초음파 전달 소자들 121: 압전 소자
122: 전기전도성 초음파 전달부 123: 가이드
140: 프로브 141: 프로브 케이블
150: 전원 케이블

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  9. 전기 자극 신호를 생성하는 전기 자극 제어기; 그리고
    초음파 제어기의 제어 하에 초음파를 생성하는 압전 소자, 일면이 상기 압전 소자에 접하는 전기전도성 초음파 전달부, 및 기능성 물질을 수용하기 위해 깊이 방향으로 기능성 물질 수용 공간이 형성되도록 상기 전기 전도성 초음파 전달부의 타면에 접하는 가이드를 포함하는 초음파 생성 및 전달 소자를 포함하되,
    상기 기능성 물질 수용 공간은 상기 전기 전도성 초음파 전달부의 상기 타면과 상기 가이드의 내면에 의해 정의되고,
    상기 초음파 생성 및 전달 소자는 상기 초음파를 이용하여 상기 기능성 물질 수용 공간에 제공된 상기 기능성 물질을 피부에 전달하도록 구성되고,
    상기 초음파 생성 및 전달 소자는 상기 전기 자극 신호를 상기 피부에 전달하도록 구성되고,
    상기 기능성 물질 수용 공간은 상기 깊이 방향을 따라 일정한 내경을 갖도록 형성되는 의료 기기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 초음파가 생성되는 동안 상기 전기 자극 신호의 생성은 중지되고,
    상기 전기 자극 신호가 생성되는 동안 상기 초음파의 생성은 중지되는 의료 기기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 압전 소자의 제 1 면에 도포된 제 1 전극막; 그리고
    상기 압전 소자의 제 2 면에 도포된 제 2 전극막을 더 포함하는 의료 기기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 기능성 물질 수용 공간은 전기 전도성 물질을 포함하는 의료 기기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 기능성 물질 수용 공간은 단일 패턴 형태, 패턴의 반복 형태, 메쉬 형태, 및 불규칙 패턴 형태 중 적어도 하나의 형태를 갖도록 형성되는 의료 기기.
  14. 제 1 극성을 갖는 제 1 전기 자극 신호 및 제 2 극성을 갖는 제 2 전기 자극 신호를 생성하는 전기 자극 제어기;
    초음파 제어기의 제어 하에 초음파를 생성하는 제 1 압전 소자, 일면이 상기 제 1 압전 소자에 접하는 제 1 전기전도성 초음파 전달부, 및 기능성 물질을 수용하기 위해 깊이 방향으로 제 1 기능성 물질 수용 공간이 형성되도록 상기 제 1 전기전도성 초음파 전달부의 타면에 접하는 제 1 가이드를 포함하는 제 1 초음파 생성 및 전달 소자; 그리고
    상기 초음파 제어기의 제어 하에 상기 초음파를 생성하는 제 2 압전 소자, 일면이 상기 제 2 압전 소자에 접하는 제 2 전기전도성 초음파 전달부, 및 상기 기능성 물질을 수용하기 위해 상기 깊이 방향으로 제 2 기능성 물질 수용 공간이 형성되도록 상기 제 2 전기전도성 초음파 전달부의 타면에 접하는 제 2 가이드를 포함하는 제 2 초음파 생성 및 전달 소자를 포함하되,
    상기 제 1 기능성 물질 수용 공간은 상기 제 1 전기전도성 초음파 전달부의 상기 타면과 상기 제 1 가이드의 내면에 의해 정의되고, 상기 제 2 기능성 물질 수용 공간은 상기 제 2 전기전도성 초음파 전달부의 상기 타면과 상기 제 2 가이드의 내면에 의해 정의되고,
    상기 제 1 초음파 생성 및 전달 소자와 상기 제 2 초음파 생성 및 전달 소자는 상기 초음파를 이용하여 상기 제 1 기능성 물질 수용 공간과 상기 제 2 기능성 물질 수용 공간에 제공된 상기 기능성 물질을 피부에 각각 전달하도록 구성되고,
    상기 제 1 초음파 생성 및 전달 소자는 상기 제 1 기능성 물질 수용 공간을 통하여 상기 제 1 전기 자극 신호를 상기 피부에 전달하도록 구성되고, 상기 제 2 초음파 생성 및 전달 소자는 상기 제 2 기능성 물질 수용 공간을 통하여 상기 제 2 전기 자극 신호를 상기 피부에 전달하도록 구성되고,
    상기 제 1 기능성 물질 수용 공간 및 상기 제 2 기능성 물질 수용 공간 각각은 상기 깊이 방향을 따라 일정한 내경을 갖는 의료 기기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 압전 소자 및 상기 제 2 압전 소자는 기준 주기를 갖는 상기 초음파를 각각 생성하고,
    상기 전기 자극 제어기는 상기 초음파가 비활성화되는 구간에서 상기 제 1 전기 자극 신호를 생성하여 상기 제 1 초음파 생성 및 전달 소자로 전달하고,
    상기 전기 자극 제어기는 상기 초음파가 비활성화되는 구간에서 상기 제 2 전기 자극 신호를 생성하여 상기 제 2 초음파 생성 및 전달 소자로 전달하는 의료 기기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 기능성 물질 수용 공간 및 상기 제 2 기능성 물질 수용 공간의 깊이는 0.05mm 내지 0.7mm인 의료 기기.
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