KR101770253B1 - 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스 및 그의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스 및 그의 제어 방법에 관한 것이고, 구체적으로 다수 개의 진동 특성을 가진 트랜스듀서에 의하여 서로 다른 주파수의 초음파를 발생시켜 피부 개선의 효과가 상승되도록 하는 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스 및 그의 제어 방법에 관한 것이다. 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스는 전력을 공급하는 출력 유닛(12); 출력 유닛(12)으로부터 공급되는 전기 신호를 초음파로 변환하는 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153); 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 대한 전력 공급을 전환시키는 선택 유닛(14); 및 선택 유닛(14)에서 상기 전력 공급 시간에 대한 정보를 저장하여 제어 유닛(11)의 지시에 따라 선택 유닛(14)으로 전송하는 타이머 유닛(13)을 포함하고, 상기 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 서로 다른 주파수의 초음파를 동일하거나 서로 다른 인체 내부 영역(UA)으로 전송한다.

Description

다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스 및 그의 제어 방법{An Apparatus for Caring a Skin Using a Ultrasonic Wave Having a Structure of Multi Frequencies Emitting and a Method for Controlling the Same}

본 발명은 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스 및 그의 제어 방법에 관한 것이고, 구체적으로 다수 개의 진동 특성을 가진 트랜스듀서에 의하여 서로 다른 주파수의 초음파를 발생시켜 피부 개선의 효과가 상승되도록 하는 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

피부 개선 또는 주름 제거를 위한 다양한 피부 미용 기기가 이 분야에 공지되어 있고, 예를 들어 피부 개선 또는 주름 제거를 위하여 고주파 전류 인가 또는 한방 침 요법이 적용되고 있다. 피부 개선 또는 주름 제거를 위한 다른 방법으로 초음파를 인체 내에 주입시키는 방법이 공지되어 있다. 주름살은 진피 속의 탄력섬유 또는 근육섬유의 퇴화와 위축에 의하여 발생되거나 수분 또는 피하지방의 감소에 의하여 발생될 수 있다. 이와 같은 주름살의 제거를 위하여 피부의 진피를 자극하여 콜라겐과 엘라스틴의 생성이 유도될 필요가 있다. 이를 위하여 초음파를 이용하여 근육 층을 응고시키고 응고된 부분의 재생 과정에서 피부 주름이 제거될 수 있다.

특허공개번호 제10-2014-0138029호는 피부 미용, 피부 질환, 비만 환자 또는 암환자에 적용되는 고강도 집속 초음파 생성 장치에 대하여 개시한다. 상기 선행기술은 시술자의 조작을 위한 시술 핸드피스; 상기 시술 핸드피스에 부착 또는 탈착되는 카트리지 몸체; 상기 카트리지 몸체 내부에 배치되며, 고강도 집속 초음파로 이루어진 복수의 열적 병변을 서로 상이한 위치에 각각 생성시키는 트랜스듀서 모듈; 상기 트랜스듀서 모듈을 구동시키는 구동기; 및 상기 구동기의 구동을 제어하는 제어기를 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치에 대하여 개시한다.

특허공개번호 제10-2014-0047705호는 상승 온도의 공형 영역을 형성하는 단계; 피부의 표면과 표면 아래를 동시에 치료하는 단계; 상기 피부의 표면에 세포 죽음, 흉터 또는 영구적인 손상을 초래하지 않으면서 상기 피부의 표면에 대한 과도한 생물학적 효과를 생성하는 단계; 상기 피부의 표면 아래에 열 영향을 생성하는 단계; 및 상기 피부의 표면 아래에 영구히 생물학적 효과를 시작하는 단계를 포함하는 피부 표면을 치료하는 방법에 대하여 개시한다.

특허공개번호 제10-2008-0067307호는 전기적 진동을 기계적 진동으로 변환시켜 초음파 진동을 발생시키는 초음파 진동기; 및 상기 초음파 진동기가 결합되는 결합 표면 및 초음파를 목표 지점으로 방출시키는 초음파 방출 표면을 가진 혼을 포함하고, 상기 혼은 상기 결합 표면과 상기 초음파 진동기 사이에 협지된 접착제에 의해 야기된 접착제 플래시를 제한하기 위한 스토퍼를 포함하고, 상기 혼은 전도성을 가지고, 상기 초음파 진동기를 통전시키기 위한 한 쌍의 전기적 접촉부 중 어느 하나가 상기 스토퍼의 외부에서 상기 혼 부분에 배치되고, 상기 혼 부분에 배치된 상기 전기적 접촉부는 리드부로부터의 전원 공급을 위한 단자로서의 금속 탄성체와 탄성적 접촉을 일으키고, 상기 스토퍼는 상기 초음파 진동기의 외곽선을 따라 상기 결합 표면 주위에 형성되는 오목한 홈을 포함하는 초음파 변환기에 대하여 개시한다.

상기 선행기술의 초음파 기기는 동일한 주파수를 가지는 초음파에 의한 피부 개선 또는 주름 제거를 한다. 그러나 피부 미용 또는 주름 제거는 자극을 통한 생리 활성화에 기초하므로 이를 위하여 다양한 주파수 대역의 초음파가 가해지는 것이 유리하다. 그러나 상기 선행기술은 하나의 기기에서 서로 다른 주파수 대역의 초음파를 발생시킬 수 있는 기술에 대하여 개시하지 않는다.

본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행기술1: 특허공개번호 제10-2014-0138029호(주식회사 하이로닉, 2014년12월03일 공개) 고강도 집속 초음파 생성 장치 선행기술2: 특허공개번호 제10-2014-0047705호(가이디드 테라피 시스템스, 엘.엘.씨., 2014년04월22일 공개) 에너지원으로 초음파를 이용한 피부 외양을 개선하는 시스템 및 방법 선행기술3: 특허공개번호 제10-2008-0067307호(파나소닉 전공 주식회사, 2008년07월18일 공개) 초음파 변환기 및 이를 구비하는 피부 관리 기기

본 발명의 목적은 서로 다른 주파수 대역의 초음파를 동일 또는 서로 다른 인체 내부의 정해진 부위로 전송할 수 있는 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스는 전력을 공급하는 출력 유닛; 출력 유닛으로부터 공급되는 전기 신호를 초음파로 변환하는 다수 개의 트랜스듀서; 다수 개의 트랜스듀서에 대한 전력 공급을 전환시키는 선택 유닛; 및 선택 유닛에서 상기 전력 공급 시간에 대한 정보를 저장하여 제어 유닛의 지시에 따라 선택 유닛으로 전송하는 타이머 유닛을 포함하고, 상기 각각의 트랜스듀서는 서로 다른 주파수의 초음파를 동일하거나 서로 다른 인체 내부 영역으로 전송한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 각각의 트랜스듀서는 상기 인체 내부 영역의 중심으로부터 동일한 입체각을 가지고, 이로 인하여 인체 내부의 동일 위치에서 초음파 집속 면이 형성되도록 하는 초점 형성 렌즈를 가진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 각각의 트랜스듀서는 동일 평면에 배치되면서 서로 다른 방향의 굴절각을 가지면서 인체 내부의 동일 위치에서 초음파 집속 면이 형성되도록 하는 밀도 조절 음향 렌즈를 가진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 다수 개의 트랜스듀서는 상기 인체 내부 영역을 중심으로 동일한 반지름을 가지는 원주면에 배치된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 출력 유닛과 선택 유닛을 연결시키면서 출력 유닛의 출력을 지연시키면서 선택 유닛에서 전환 여부를 확인하는 체크 유닛을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 서로 다른 주파수 대역을 초음파를 전송하는 다수 개의 트랜스듀서의 제어 방법은 인체 내부의 초음파 집속 면을 결정하는 단계; 상기 초음파 집속 면의 깊이에 따른 주파수 및 서로 다른 주파수 사이의 순환 주기를 결정하는 단계; 상기 각각의 트랜스듀서에서 전송되는 서로 다른 주파수 대역의 초음파의 굴절각을 결정하고, 서로 다른 주파수 대역 사이의 전환을 위한 버퍼 타임을 결정하는 단계; 상기 각각의 트랜스듀서에서 초음파가 전송되는 시각에 대한 정보를 가지는 타이머를 초기화시키는 단계; 상기 각각의 트랜스듀서를 상기 순환 주기에 따라 작동시키는 단계; 상기 각각의 트랜스듀서의 전송 시각 및 방향을 탐지하는 단계; 및 상기 탐지 결과에 따라 버퍼 타임 또는 굴절 각도를 조절하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스는 인체 내부의 정해진 부위에 서로 다른 주파수를 가지는 초음파를 전송하는 것에 의하여 피부 개선 또는 주름 제거의 효과가 상승되도록 한다. 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스는 서로 다른 트랜스듀서 사이의 스위칭에 따른 작동 오류가 방지되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스는 서로 다른 주파수에 의하여 개개인에게 적합한 피부 미용 또는 주름 제거 시술이 가능하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스 구조의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스의 작동 구조의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스의 제어 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스에서 서로 다른 주파수를 가지는 초음파가 송신되는 방법의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스 구조의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스는 전력을 공급하는 출력 유닛(12); 출력 유닛(12)으로부터 공급되는 전기 신호를 초음파로 변환하는 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153); 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 대한 전력 공급을 전환시키는 선택 유닛(14); 및 선택 유닛(14)에서 상기 전력 공급 시간에 대한 정보를 저장하여 제어 유닛(11)의 지시에 따라 선택 유닛(14)으로 전송하는 타이머 유닛(13)을 포함하고, 상기 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 서로 다른 주파수의 초음파를 동일하거나 서로 다른 인체 내부 영역(UA)으로 전송한다.

본 발명에 따른 주름 개선 디바이스의 트랜스듀서에 적용되는 진동자는 HIFU(High Intensity Focused Ultrasound)와 같은 초음파 치료 기기의 일점 초점과 진단을 위한 초음파 영상 장비의 평면적인 형상과 서로 다른 중간 형태의 곡률을 가질 수 있다. 이러한 중간 형태의 곡률을 가진 진동자에 의하여 초음파 빔을 느슨하게 포커싱을 하는 트랜스듀서(loosly focused ultrasound transducer)가 만들어지고, 이와 같은 트랜스듀서에서 초음파 빔이 원기둥 형상으로 진행될 수 있다. 그리고 이와 같은 중간 곡률을 가진 3개의 진동자를 동심원으로 배치하여 초음파 디바이스(Hand-piece)가 피부가 닿는 결합 면에서 동일한 송신 면이 형성되도록 만들어질 수 있다. 그리고 이와 같은 구조를 통하여 피부의 잔주름이 획기적으로 개선될 수 있다.

아래에서 구체적으로 설명된다.

본 명세서에서 트랜스듀서(151, 152, 153)는 기계 신호를 전기 신호 또는 그 역으로 변환하는 장치를 의미하고, 예를 들어 전기 신호를 초음파 신호로 변환할 수 있다. 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 압전소자를 포함할 수 있고, 압전 소자는 수정, 전기석, 로셀염, 티탄산바륨 또는 인공세라믹(PZT)과 같은 소재로 이루어질 수 있다. 또한 트랜스듀서(151, 152, 153)는 진동자를 포함할 수 있고, 증폭기 또는 필터와 같은 전자 소자를 포함할 수 있다. 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에서 초음파를 발생시키는 구조는 이 분야에서 공지된 다양한 전자소자에 의하여 형성될 수 있고, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따르면, 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 서로 다른 진동 특성을 가진 압전소자로 이루어지고, 이로 인하여 서로 다른 주파수 대역의 초음파를 발생시켜 인체 내부로 송신할 수 있다. 예를 들어 1 트랜스듀서(151)는 3 ㎒, 2 트랜스듀서(152)는 5 ㎒ 그리고 3 트랜스듀서(153)는 8 ㎒의 주파수 대역을 가지는 초음파를 발생시킬 수 있다. 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 초음파 신호의 송신 기능을 가지지만 수신 기능을 가질 필요는 없다. 구체적으로 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)가 인체 내부의 정해진 부위로 미리 결정된 주파수 대역의 초음파를 송신하지만, 정해진 부위로부터 반사되는 초음파를 수신하여 처리하는 기능을 가지는 것은 아니다. 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 10 ㎑ 내지 10 ㎒의 초음파를 발생시킬 수 있고, 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 서로 다른 주파수 대역을 가지는 초음파를 발생시키도록 만들어질 수 있고, 이는 압전소자의 특성에 의하여 결정될 수 있다. 다만 발생된 주파수 대역에서 필터 유닛에 의한 주파수 선택이 이루어질 수 있지만 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에서 선택된 초음파는 서로 다른 주파수 대역을 가지게 된다. 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 주파수는 미리 결정되고, 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)로부터 선택된 주파수의 초음파가 인체 내부 영역(UA)으로 송신되거나 또는 서로 다른 주파수의 초음파가 순환 형태로 인체 내부 영역(UA)으로 송신될 수 있다.

출력 유닛(12)으로부터 트랜스듀서(151, 152, 153)의 작동에 요구되는 전력이 공급될 수 있고, 선택 유닛(14)에 의하여 서로 다른 트랜스듀서(151, 152, 153)에 대한 연결이 결정될 수 있다. 선택 유닛(14)은 예를 들어 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 대한 연결을 설정하는 무접점 릴레이, 사이리스터(SCR), 일반 릴레이 스위치, 트라이액 또는 이 분야에 공지된 다양한 스위치를 포함할 수 있다. 선택 유닛(14)은 제어 유닛(11)의 제어에 따라 출력 유닛(12)과 트랜스듀서(151, 152, 153) 사이의 전기적 연결을 설정하는 기능을 가질 수 있다. 선택 유닛(14)은 다수 개의 연결 단자를 포함하는 프로그램 가능한 스위치 구조를 가질 수 있다. 그리고 선택 유닛(14)에 의하여 연결이 설정된 트랜스듀서(151, 152, 153)로부터 미리 결정된 초음파가 생성될 수 있다.

제어 유닛(11)은 타이머 유닛(13)을 통하여 선택 유닛(14)의 연결 설정 시각을 결정할 수 있다. 타이머 유닛(13)은 제어 유닛(11)으로 현재 시각을 전송하고, 서로 다른 트랜스듀서(151, 152, 153) 사이에 연결을 설정하는 시각을 수신하여 저장할 수 있다. 그리고 수신된 시각 정보에 따라 선택 유닛(14)의 서로 다른 트랜스듀서(151, 152, 153) 사이의 연결을 설정할 수 있다. 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에서 서로 다른 주파수의 초음파가 발생되어 인체 내부 영역(UA)으로 송신되는 경우 전력 값이 조절될 수 있다. 이와 같은 경우 제어 유닛(11)은 서로 다른 전력 조건을 제어하고, 타이머 유닛(13)에 의하여 선택 유닛(14)의 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 대한 연결이 제어될 수 있다. 서로 다른 트랜스듀서(151, 152, 153)는 주기적으로 미리 결정된 순서에 따라 일정 시간 동안 차례대로 초음파를 발생시키거나 선택된 하나 또는 두 개의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 의하여 정해진 시간 동안 초음파가 발생될 수 있다. 트랜스듀서(151, 152, 153)의 개수는 특별히 제한되지 않으며, 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)가 작동되는 순서는 피부 개선 또는 주름 제거의 방식에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에서 발생된 초음파는 피부(S) 아래쪽의 근육 층과 같이 미리 결정된 영역으로 송신될 수 있다. 서로 다른 트랜스듀서(151, 152, 153)에서 발생된 초음파는 동일한 인체 내부 영역(UA)으로 전송되거나 서로 다른 인체 내부 영역(UA)으로 전송될 수 있다. 동일한 인체 내부 영역(UA)에 예를 들어 서로 다른 트랜스듀서(151, 152, 153)에 의하여 0.1 내지 10 초를 주기로 3 ㎒, 5 ㎒ 및 10 ㎒의 초음파가 반복적으로 송신될 수 있다. 또는 초음파는 펄스 형태로 발생되고 동일한 인체 내부 영역(UA)에 서로 다른 트랜스듀서(151, 152, 153)에 의하여 각각 1 내지 20개의 펄스가 송신될 수 있다. 대안으로 인체 내부 영역(UA)의 1 지점, 2 지점 및 3 지점에 각각 1, 2 및 3 트랜스듀서(151, 152, 153)에 의하여 각각 펄스 형태의 초음파가 전송되고, 이후 1, 2 및 3 지점에 2, 3, 1 트랜스듀서(152, 153, 151)에 의하여 각각 펄스 형태의 초음파가 전송되고, 다시 1, 2 및 3 지점에 3, 1 및 2 트랜스듀서(153, 151, 152)에 의하여 각각 펄스 형태의 초음파가 송신될 수 있다.

서로 다른 주파수 대역의 초음파를 발생시키는 서로 다른 트랜스듀서(151, 152, 153)에 의하여 다양한 방법으로 동일 또는 서로 다른 인체 내부 영역(UA)에 초음파가 송신될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

아래에서 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 배치 구조에 대하여 설명된다.

도 2는 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 합성수지 소재의 접촉 케이싱(21) 내부에 배치될 수 있고, 접촉 케이싱(21)의 앞쪽 면에 결합 층(22)이 배치되고, 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 뒤쪽에 흡음 층이 배치될 수 있다. 그리고 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 튜닝 코일(Tuning coil)이 배치될 수 있다. 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 수용 프레임에 고정될 수 있고, 수용 프레임은 접촉 케이싱(21)의 내부에서 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 수용 프레임의 회전은 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에서 발생되는 초음파의 송신 방향이 조절되도록 한다. 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 인체 내부 영역(UA)의 집속 중심(UC)으로 동일한 입체각을 가지고, 이로 인하여 인체 내부의 동일 위치에서 초음파 집속 면이 형성되도록 하는 초점 형성 렌즈(RS1, RS2, RS3)를 가질 수 있다. 또는 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 집속 중심(UC)으로 동일한 반지름을 가지는 구면에 배치되면서 구면의 곡률 반지름과 동일 또는 유사한 곡률 반지름을 가지는 초점 형성 렌즈(RS1, RS2, RS3)를 가질 수 있다. 구체적으로 초음파가 전송되는 목표 지점(Target Position)이 동일한 위치로 선정되고, 목표 지점을 집속 중심(UC)으로 결정하여 집속 중심(UC)으로부터 하나의 반지름을 가지는 가상 구면이 설정될 수 있다. 이후 가상 구면의 서로 다른 위치에 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153) 또는 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 배치된 초점 형성 렌즈(RS1, RS2, RS3)의 투과 면이 배치되도록 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)가 접촉 하우징(21)의 내부에 배치될 수 있다. 이로 인하여 집속 중심(UC)으로부터 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 초점 형성 렌즈(RS1, RS2, RS3)의 송신 면 또는 투과 면에 이르는 1, 2 및 3 반지름(R1, R2, R3)은 서로 동일하거나 유사한 크기를 가진다. 다만 집속 면적을 고려하여 초점 형성 렌즈(RS1, RS2, RS3)는 서로 다른 곡률 반지름을 가질 수 있고, 예를 들어 2 및 3 초점 형성 렌즈(RS2, RS3)는 비대칭 구면을 형성할 수 있다. 구체적으로 트랜스듀서(151, 152, 153)의 위치는 집속 중심(UC)으로 위치에 의하여 결정되지만 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 배치되는 초점 형성 렌즈(RS1, RS2, RS3)의 곡률 반지름은 각각의 트랜스듀서에서 발생되는 초음파의 주파수 특성, 압전 소자의 구조 또는 전송되어야 할 인체 내부 영역(UA)의 위치에 의하여 적절하게 결정될 수 있다.

각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 서로 다른 전력 케이블 또는 전송 케이블(W1, W2, W3)에 의하여 선택 유닛(14)에 연결될 수 있다. 집속 중심(UC)은 초점 형성 렌즈(RS1, RS2, RS3)의 중심을 설정하기 위한 가상적인 위치로 초음파를 전송되는 초점이 되는 것은 아니다. 피부 개선 초음파 디바이스는 근육 층과 같은 피부 아래쪽의 응고를 목적으로 하는 것이 아니라 세포와 세포 사이를 초음파로 자극하여 신진대사를 활성화를 위한 것이다. 그리고 서로 다른 트랜스듀서에 의하여 인체 내부 영역(UA)으로 전송되는 초음파는 정해진 위치에서 적절한 크기의 단면적 형상으로 집속되는 것으로 충분히 피부 개선을 목적이 이루어지도록 한다. 그러므로 초음파가 반드시 하나의 초점을 형성하면서 집속될 필요는 없다.

본 발명에 따르면, 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 결합 층(22)을 기준으로 동일 평면에 배치될 수 있다. 그리고 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 전면에 서로 다른 굴절률을 가지는 밀도 조절 음향 렌즈(261, 262, 263)가 배치될 수 있다. 예를 들어 집속 중심(UC)에 대하여 가장 가까운 거리에 위치하면서 2 트랜스듀서(152)와 집속 중심(UC)을 연결하는 직선이 결합 층(22)에 대하여 수직이 되는 2 트랜스듀서(152)의 앞쪽에 전체적으로 균일한 밀도를 가지는 밀도 조절 음향 렌즈(262)가 배치될 수 있다. 이에 비하여 2 트랜스듀서(152)의 양쪽에 배치되는 1 트랜스듀서(151) 및 3 트랜스듀서(153)의 아래쪽에 각각 결합 층(22)과 평행한 방향을 따른 길이 방향으로 두께 또는 밀도가 서로 다른 밀도 조절 음향 렌즈(261, 263)이 배치될 수 있다. 예를 들어 1 및 3 밀도 조절 음향 렌즈(261, 263)는 다수 층으로 이루어질 수 있고, 각각의 층의 길이가 서로 다를 수 있다. 제시된 실시 예에서 1, 2 및 3 밀도 조절 음향 렌즈(261, 262, 263)가 평면의 입사 면 및 투과 면을 가지는 것으로 제시되어 있지만 각각의 밀도 조절 음향 렌즈(261, 262, 263)는 곡면으로 만들어질 수 있다. 예를 들어 밀도 조절 음향 렌즈(262)는 렌즈 케이스(261a), 렌즈 케이스(261a)이 내부에 형성되어 렌즈 케이스(261a)의 내부를 두 개의 부분으로 나누는 변형 가능한 굴절 곡면(261b) 및 굴절 곡면(261b)의 한쪽 부분은 겔 형태의 굴절 겔(EG)로 채워질 수 있다. 굴절 곡면(261b)은 변형 가능하도록 만들어질 수 있고, 굴절 곡면(261b)의 변형에 따라 트랜스듀서(151, 153)의 전송 방향이 조절될 수 있다. 예를 들어 굴절 겔(EG)은 고온에서 유동성을 가지는 수지와 같은 소재가 될 수 있다.

다양한 구조를 가지는 밀도 조절 음향 렌즈(261, 262, 263)가 배치되어 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에서 송신되는 서로 다른 주파수를 가진 초음파가 인체 내부 영역(UA)으로 유도될 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 디바이스에서 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 각각 하나 또는 그 이상의 압전 소자를 가질 수 있지만 많은 수의 압전 소자가 배치되지 않으므로 시간 지연에 의한 초점 형성이 어렵다. 그리고 다수 개의 압전 소자가 배치되고 시간 지연에 의하여 초점이 형성되는 경우 구조가 복잡해지고 제어가 어렵다. 그러므로 본 발명에 따른 초음파 디바이스에서 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)로부터 발생되는 초음파의 집속 방향은 음향 렌즈에 의하여 조절되는 것이 유리하다.

본 명세서에서 피부 개선 또는 주름 제거를 위한 인체 내부 영역(UA)에 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 초점이 형성되어야 하는 것은 아니다. 그러므로 인체 내부 영역(UA)에서 초음파가 집속 영역이 되도록 초음파의 전송이 조절될 수 있다. 집속 영역은 초점에 비하여 상대적으로 큰 영역을 가지도록 형성되는 초음파 전송 경로에서 위치를 의미한다. 집속 영역을 지나서 초음파는 경로를 따라 분산이 될 수 있다.

아래에서 본 발명에 따른 초음파 디바이스의 작동 구조에 대하여 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스의 작동 구조의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 초음파 디바이스는 공급 전력, 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 초음파 발생 시각 또는 버프 시간과 같은 것을 설정하는 설정 유닛(32); 설정 유닛(32)에서 설정된 값에 따라 초음파 디바이스의 작동을 제어하는 제어 유닛(31); 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 초음파 발생 시각이 저장되고 그에 따라 선택 유닛(14)의 연결을 설정하는 타이머 유닛(13); 선택 유닛(14)의 연결 상태를 확인하는 체크 유닛(33); 및 선택 유닛(14)에 의하여 출력 유닛(12)과 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153) 사이의 연결이 설정된 이후 전송되는 전력의 맥동 부분을 제거하는 버퍼 유닛(34)을 포함할 수 있다.

설정 유닛(32)은 예를 들어 스크린의 터치 또는 버튼 방식이 될 수 있고, 초음파 디바이스의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 제어 유닛(31)은 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 작동을 제어하고, 탐지 유닛(361, 362, 363)에서 탐지된 정보에 기초하여 출력 유닛(12)을 비롯한 초음파 디바이스에 설치된 각각의 유닛을 조절할 수 있는 중앙 처리 장치 및 그에 설치된 작동 프로그램을 가질 수 있다.

제어 유닛(31)은 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 주파수 발생 시각을 결정하고, 이를 타이머 유닛(13)으로 전송할 수 있다. 타이머 유닛(13)은 결정된 시각에 따라 출력 유닛(12)을 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)와 연결시킬 수 있다. 출력 유닛(12)과 선택 유닛(14) 사이에 체크 유닛(33)이 설치될 수 있다. 체크 유닛(33)은 선택 유닛(14)에 의하여 정해진 시각에 트랜스듀서(151, 152, 153)의 전환이 정해진 방법으로 이루어지는지 여부를 확인하기 위하여 설치될 수 있다. 제어 유닛(31)은 미리 결정된 시각에 변환 신호를 체크 유닛(33)으로 전송하고, 이에 따라 선택 유닛(14)에 의한 트랜스듀서(151, 152, 153)의 전환 여부를 확인할 수 있다. 대안으로 체크 유닛(33)은 타이머 유닛(13)가 동기화가 되고, 미리 결정된 시각을 저장할 수 있다. 체크 유닛(33)의 다른 기능은 스위치 전환 시각의 전후에 출력 유닛(12)으로부터 전달되는 출력을 지연시키는 것이다. 이와 같은 시간 지연은 예를 들어 지연 회로에 의하여 이루어질 수 있고, 트랜스듀서(151, 152, 153)의 전환으로 인한 발생되는 신호의 불안정성을 제거하는 기능을 가질 수 있다. 구체적으로 체크 유닛(33)은 트랜스듀서(151, 152, 153)의 전환 시점을 전후로 하여 출력을 널 단자로 보내거나 커패시터와 같은 저장 소자로 전송할 수 있다. 이후 트랜스듀서(151, 152, 153) 전환의 완료 신호를 선택 유닛(14)으로부터 수신하거나 미리 결정된 트랜스듀서(151, 152, 153)의 전환 시각을 경과하면 다시 전력을 트랜스듀서(151, 152, 153)로 전송할 수 있다.

선택 유닛(14)과 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153) 사이에 버퍼 유닛(34)이 설치될 수 있다. 버퍼 유닛(34)은 선택 유닛(14)에서 전환이 이루어지면서 급격한 전압 변화 또는 전류 변화를 방지하기 위한 것으로 예를 들어 커패시터 또는 코일(inductor)을 포함하는 회로로 이루어질 수 있다. 버퍼 유닛(34)은 전류 또는 전압이 미리 결정된 수준이 되었을 때 트랜스듀서(151, 152, 153)로 전력을 전송하는 한편 과도한 순간 전류 또는 순간 전압을 차단하는 기능을 가질 수 있다. 선택 유닛(14)에 의하여 출력 유닛(12)과 트랜스듀서(151, 152, 153)가 연결되면 미리 결정된 주파수 대역을 가지는 초음파가 발생되어 인체 내부 영역으로 송신될 수 있다. 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 탐지 유닛(361, 362, 363)이 설치되어 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 초음파 송신 방향, 진폭 또는 송신 시각이 탐지되어 제어 유닛(31)으로 전송될 수 있다. 본 발명에 따른 초음파 디바이스에서 반사 초음파가 별도로 수신되지 않을 수 있으므로 송신 초음파가 탐지 유닛(361, 362, 363)에 의하여 탐지될 필요가 있다. 제어 유닛(31)은 각각의 탐지 유닛(361, 362, 363)으로부터 탐지된 탐지 정보에 따라 각각의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 작동을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 디바이스는 다양한 방법으로 작동될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 4는 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스의 제어 방법의 실시 예를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스의 제어 방법은 서로 다른 주파수 대역을 초음파를 전송하는 다수 개의 트랜스듀서의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다. 그리고 다수 개의 트랜스듀서를 가진 초음파 디바이스의 제어 방법은 인체 내부의 초음파 집속 면을 결정하는 단계(P41); 상기 초음파 집속 면의 깊이에 따른 주파수 및 서로 다른 주파수 사이의 순환 주기를 결정하는 단계(P42); 상기 각각의 트랜스듀서에서 전송되는 서로 다른 주파수 대역의 초음파의 굴절각을 결정하고, 서로 다른 주파수 대역 사이의 전환을 위한 버퍼 타임을 결정하는 단계(P43); 상기 각각의 트랜스듀서에서 초음파가 전송되는 시각에 대한 정보를 가지는 타이머를 초기화시키는 단계(P44); 상기 각각의 트랜스듀서를 상기 순환 주기에 따라 작동시키는 단계(P45); 상기 각각의 트랜스듀서의 전송 시각 및 방향을 탐지하는 단계(P46); 및 상기 탐지 결과에 따라 버퍼 타임 또는 굴절 각도를 조절하는 단계를 포함한다.

위에서 설명된 것처럼, 다수 개의 트랜스듀서는 하나의 초음파 디바이스 또는 핸드 피스의 내부에 설치되고, 전력의 공급에 따라 서로 다른 주파수 대역의 초음파를 발생시킬 수 있다. 그리고 서로 다른 주파수 대역의 초음파는 미리 결정된 인체 내부 영역으로 송신되어 피부 개선 또는 주름 제거에 필요한 생리적 작용을 발생시킬 수 있다. 서로 다른 주파수 대역을 가지는 서로 다른 전송 깊이를 가질 수 있고, 미리 결정된 인체 내부 영역에서 서로 다른 초음파 작용 특성을 가질 수 있다. 캐어 부위의 설정(P41)은 이와 같은 서로 다른 전송 깊이 및 작용 특성에 따른 출력 조절 또는 트랜스듀서의 배치 조절을 포함한다.

캐어 부위가 설정되면(P41), 각각의 트랜스듀서의 주파수 특성에 따른 순환 주기가 결정될 수 있다(P42). 각각의 트랜스듀서의 작동 시간을 서로 다를 수 있고, 각각의 트랜스듀서의 출력 또는 진폭이 서 적절하게 조절될 수 있다. 각각의 트랜스듀서의 순환 주기 또는 작동 시간이 결정되면(P42), 위에서 설명된 버퍼 유닛에 의한 버퍼 타임 및 각각의 트랜스듀서의 굴절 각도가 결정될 수 있다(P43). 버퍼 타임을 실질적으로 커패시턴스 또는 인덕턴스의 임피던스 값에 의하여 결정될 수 있다. 버퍼 타임 및 굴절 각도가 결정되면(P43), 각각의 트랜스듀서의 작동 시각을 결정하는 타이머가 초기화가 될 수 있다(P44). 그리고 각각의 트랜스듀서의 작동이 제어될 수 있다(P45). 탐지 유닛에 의하여 각각의 트랜스듀서의 작동 시간, 진폭 또는 송신 방향이 탐지될 수 있고(P46), 탐지 정보가 미리 결정된 오차 범위 내에 있는지 여부가 판단될 수 있다(P47). 만약 오차 범위에 있지 않다면(NO), 버퍼 타임 및 굴절 각도가 다시 조절될 수 있다. 이에 비하여 오차 범위에 있다면(YES) ,미리 결정된 시간 동안 초음파를 인체 부위로 송신한 후 초음파 디바이스가 다른 인체 부위로 초음파를 송신하기 위하여 이동될 수 있다(P48).

본 발명에 따른 초음파 디바이스는 다양한 방법으로 작동될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 초음파 디바이스에서 서로 다른 트랜스듀서의 수, 각각의 트랜스듀서에서 발생되는 주파수 또는 서로 다른 트랜스듀서에서 발생되는 초음파의 전력은 다양하게 설정될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스에서 서로 다른 주파수를 가지는 초음파가 송신되는 방법의 실시 예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 2 ㎒, 6 ㎒ 및 8 ㎒와 같은 3개의 서로 다른 주파수 대역을 가지는 트랜스듀서가 하나의 초음파 디바이스에 배치될 수 있다. 각각의 트랜스듀서에서 0.8 내지 2.0 W/㎠의 강도(intensity)를 가지는 펄스 형태의 초음파가 발생될 수 있고, 각각의 트랜스듀서에 의한 인체 내부 영역의 집속 영역의 크기는 1 내지 3 ㎠이 될 수 있다. 그리고 1, 2 및 3 트랜스듀서에서 2 ㎒ 초음파의 0.03 내지 0.3 초 동안 송신, 전환을 위한 지연 시간(DT), 6 ㎒ 초음파의 0.02 내지 0.2 초 동안 송신, 지연 시간(DT) 그리고 8 ㎒의 초음파의 0.01 내지 0.1 초 동안 송신, 버퍼 시간(BT)의 순서로 초음파가 발생되어 인체 내부 영역으로 전송될 수 있다. 각각의 초음파 펄스가 동일한 강도(intensity)를 가지거나 서로 다른 강도를 가질 수 있다. 그리고 이와 같은 방식으로 발생되는 초음파가 하나의 주기(T1)을 형성하고, 다른 주기(T2)에 동일 또는 유사한 방법으로 각각의 트랜스듀서에서 초음파 펄스가 발생될 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 디바이스에서 초음파의 발생 및 인체 내부 송신은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스는 인체 내부의 정해진 부위에 서로 다른 주파수를 가지는 초음파를 전송하는 것에 의하여 피부 개선 또는 주름 제거의 효과가 상승되도록 한다. 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스는 서로 다른 트랜스듀서 사이의 스위칭에 따른 작동 오류가 방지되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 피부 개선 초음파 디바이스는 서로 다른 주파수에 의하여 개개인에게 적합한 피부 미용 또는 주름 제거 시술이 가능하도록 한다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11: 제어 유닛 12: 출력 유닛
13: 타이머 유닛 14: 선택 유닛
21: 접촉 케이싱 22: 결합 층
31: 제어 유닛 32: 설정 유닛
33: 체크 유닛 34: 버퍼 유닛
151: 1 트랜스듀서 152: 2 트랜스듀서
153: 3 트랜스듀서 261: 1 밀도 조절 음향 렌즈
261a: 렌즈 케이스 261b: 굴절 곡면
262: 2 밀도 조절 음향 렌즈 263: 3 밀도 조절 음향 렌즈
361, 362, 363: 탐지 유닛 BT: 버퍼 시간
DT: 지연 시간 EG: 굴절 겔
R1, R2, R3: 반지름 RS1, RS2, RS3: 초점 형성 렌즈
S: 피부 UA: 인체 내부 영역
UC: 집속 중심 W1, W2, W3: 전송 케이블

Claims (6)

1. 전력을 공급하는 출력 유닛(12);
   상기 출력 유닛(12)으로부터 공급되는 전기 신호를 초음파로 변환하는 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153);
   상기 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153)에 대한 전력 공급을 전환시키는 선택 유닛(14); 및
   상기 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153)의 초음파 발생 순서 및 초음파 발생 시간에 대한 정보를 저장하고, 상기 정보를 제어 유닛(11)의 지시에 따라 선택 유닛(14)으로 전송하는 타이머 유닛(13)을 포함하고,
   상기 트랜스듀서(151, 152, 153) 각각은 서로 다른 주파수의 초음파를 동일하거나 서로 다른 인체 내부 영역(UA)으로 전송하고, 상기 출력 유닛(12)과 상기 선택 유닛(14)을 연결시켜 상기 출력 유닛(12)의 출력을 지연시키면서 상기 선택 유닛(14)에서 전환 여부를 확인하는 체크 유닛(33)을 더 포함하는 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153) 각각은, 상기 인체 내부 영역(UA)의 중심으로부터 동일한 입체각을 가지고, 이로 인하여 인체 내부의 동일 위치에서 초음파 집속 면이 형성되도록 하는 초점 형성 렌즈(RS1, RS2, RS3)를 가지는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153) 각각은, 동일 평면에 배치되면서 서로 다른 방향의 굴절각을 가지면서 인체 내부의 동일 위치에서 초음파 집속 면이 형성되도록 하는 밀도 조절 음향 렌즈(261, 262, 263)를 가지는 것을 특징으로 하는 다중 초음파 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 다수 개의 트랜스듀서(151, 152, 153)는 상기 인체 내부 영역(UA)을 중심으로 동일한 반지름을 가지는 원주면에 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 주파수 전송 구조의 피부 개선 초음파 디바이스.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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