KR101866371B1 - 초음파 뜸 장치 - Google Patents

Abstract

초음파 뜸 장치는, 전기 신호에 의해 초음파를 생성하여 뜸 시술을 위한 열 자극 효과를 유발하는 압전 소자를 구비하는 초음파 변환기, 상기 압전 소자의 전방에 위치하며 피부와 접착력이 있는 초음파 커플링 패드, 그리고 초음파 뜸 시술의 수행을 제어하는 컨트롤 유닛을 포함한다. 상기 컨트롤 유닛은 상기 초음파 변환기의 압전 소자를 전기적으로 구동하기 위한 전원 공급부, 그리고 뜸 시술을 위한 열 자극 조건을 구현하기 위해 상기 압전 소자에 전기적인 파워를 공급하도록 상기 전원 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

초음파 뜸 장치 {Ultrasonic moxibustion apparatus}

본 발명은 초음파의 온도 효과를 이용하여 뜸 시술을 수행할 수 있는 초음파 뜸 장치에 관한 것이다.

뜸(Moxibustion)은 질병을 치료하기 위해 가연성 물질(애주)을 피부 위에 놓고 태워서 그 열기가 주로 혈(또는 경혈)이나 열 자극이 필요한 위치로 전달하게 하는 물질이나 치료 행위를 의미한다. 즉 뜸은 인체의 특정 위치에 열을 가하는 국부적인 온열 요법이다.

뜸은 주로 쑥과 같은 재료를 태워서 이루어지는 것이 일반적이기 때문에, 재료가 타면서 연기나 냄새가 난다. 재료가 타면서 유발되는 높은 온도에 의해 대상자가 화상을 입거나 대상자에게 통증을 유발할 수 있다. 또한 뜸은 열적 자극 내용, 자극 방법, 자극량 등에 따라서 치료 효과가 달라지는데, 애주의 밀도, 타는 속도나 시간을 조절하기가 쉽지 않기 때문에 원하는 온도 특성을 구현하기가 쉽지 않다.

이와 같은 전통적인 뜸 치료의 문제점을 해결하기 위해, 전자파, 근 적외선 레이저, PTC(Positive Temperature Coefficient) 발열체 등을 이용한 온열 뜸 장치가 제안된 바 있으나, 이러한 방식들은 인체 조직 내부에 위치한 경혈 점이나 발통 점 등이 위치하는 근육과 같은 심부 조직에 열 에너지를 효율적으로 전달하기 어렵다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0019971호 (공개일자: 2013년02월27일)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자가 제어 가능한 초음파 에너지를 생체 조직 내부의 소정 위치에 국부적으로 온도를 상승시켜 뜸의 효과를 얻을 수 있는 초음파 뜸 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 뜸 장치는, 전기 신호에 의해 초음파를 생성하여 뜸 시술을 위한 열 자극 효과를 유발하는 압전 소자를 구비하는 초음파 변환기, 상기 압전 소자의 전방에 위치하며 피부와 접착력이 있는 초음파 커플링 패드, 그리고 초음파 뜸 시술의 수행을 제어하는 컨트롤 유닛을 포함한다. 상기 컨트롤 유닛은 상기 초음파 변환기의 압전 소자를 전기적으로 구동하기 위한 전원 공급부, 그리고 뜸 시술을 위한 열 자극 조건을 구현하기 위해 상기 압전 소자에 전기적인 파워를 공급하도록 상기 전원 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 압전 소자는 초음파의 집속 형태에 따라 편평하거나 곡면인 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 뜸 장치는 상기 초음파 변환기의 전방에 설치되어 상기 압전 소자에서 생성된 초음파가 조직 내에 집속될 수 있도록 하는 음향 렌즈를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 뜸 장치는 뜸 시술 과정 동안 온도를 검출하는 온도 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 온도 센서는 상기 초음파 변환기의 압전 소자의 표면, 상기 초음파 변환기가 설치되는 하우징 또는 상기 커플링 패드 내에 위치할 수 있다.

상기 제어부는 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도를 기초로 뜸 시술 대상자의 피부 조직 내의 시술 부위의 온도를 예측할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 뜸 장치는 상기 대상자의 시술 부위 조직 내부에 대한 초음파 후방 산란 신호를 검출하기 위한 펄스 에코 검출 센서 및 펄스 에코 모드 구동기를 더 포함할 수 있다.

상기 펄스 에코 검출 센서는 상기 초음파 변환기에 일체형으로 설치될 숭 있다.

상기 제어부는 상기 펄스 에코 검출 센서를 통해 수신된 초음파 신호를 이용하여 경혈 부위의 생리학적인 정보를 추정할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 뜸 장치는 상기 압전 소자의 후방에 배치되며 약물 저장 공간 및 약물 전달 통로를 구비하는 약물 주입기를 더 포함할 수 있으며, 상기 압전 소자 및 초음파 커플링 패드는 상기 약물 전달 통로와 연결되는 부위에 관통되는 약물 통과 구멍을 각각 구비할 수 있다.

상기 컨트롤 유닛은 작동 명령을 수신할 수 있는 입력창을 구비할 수 있고, 상기 제어부는 사용자가 미리 입력된 뜸의 온도-시간 프로파일을 선택하거나 사용자가 제한된 범위 내에서 임의로 온도-시간을 설정할 수 있는 기능을 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 사용자가 설정한 뜸 온도-시간 프로파일을 구현하기 위해, 상기 온도 센서에 의해 검출되는 상기 대상자의 피부 표면 온도를 기초로, 상기 초음파 변환기를 동작하도록 전원 공급부를 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 사용자가 설정한 뜸 온도 프로파일을 구현하기 위해, 사전에 프로그램 된 방식으로 초음파 변환기를 동작하도록 전력 공급부를 제어할 수 있다.

상기 컨트롤 유닛은 출력창을 구비할 수 있으며, 상기 출력창은 시술 대상자의 정보 및 사용자가 설정한 뜸 온도-시간 프로파일을 도시하고, 뜸 시술 과정 동안 상기 온도 센서를 통해 측정된 온도를 실시간으로 도시하며, 상기 펄스 에코 검출 센서를 통해 측정된 결과를 도시할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 온도 센서에 의해 검출되는 상기 대상자의 피부 표면 온도가 상기 대상자에게 화상을 가할 수 있는 온도 이상일 경우 자동적으로 전력 공급이 중단되고 상기 대상자에게 경고 신호를 알리도록 동작할 수 있다.

상기 초음파 커플링 패드는 투여하고자 하는 약물을 포함하도록 하고 초음파가 조사될 때 약물이 피부에 스며들도록 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 압전 소자에 의해 생성되는 초음파 에너지를 이용하여 뜸 시술을 수행할 수 있는 뜸 장치를 제공할 수 있다. 초음파 변환기 전면에 부착된 온도 센서의 측정 온도를 기초로, 구동부가 압전 소자를 제어하도록 하여, 뜸 시술에 필요한 온도 프로파일을 구현할 수 있도록 하며, 피부의 온도를 일정 온도 이하로 유지하도록 하여 환자를 화상으로부터 보호할 수 있다.

또한, 대상자의 조직 내부에 대한 초음파 후방 산란 신호를 검출하는 기능을 구비함으로써, 뜸 시술 전후 또는 뜸 시술 중 조직 내부의 상태나 변화를 파악할 수 있다.

필요 시, 초음파 변환기에 약물을 투입할 수 있는 약물 주입 통로가 형성됨으로써, 뜸 시술 중에도 필요한 약물을 투입할 수 있어 뜸 시술의 효과 및 초음파에 의한 상승된 약물 투입 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 기존 뜸에서 불가능한 프로그램 된 열 자극을 가할 수 있으며, 연기가 없으며, 화상의 위험으로부터 환자를 보호할 수 있어 기존 뜸의 문제점을 근본적으로 해결하고 있으며, 추가로, 뜸 시술 중인 조직의 상태를 모니터링 할 수 있으며 필요 시 초음파를 이용한 약물 전달 기능을 포함할 수 있다.

도1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 개략적인 사시도이다.
도2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 개략적인 블록도이다.
도3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절개한 단면도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 초음파 변환기의 단면도이다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 초음파 변환기의 단면도이다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 초음파 변환기의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 온도 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도8은 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치로 근육 조직에 뜸 자극을 줄 경우 예측되는 초음파 음장 분포 및 생체 조직 내 온도 분포를 보여주는 도면이다.
도9는 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치로 근육 조직에 5분 동안 뜸 자극을 가할 때 뜸의 중심 축을 따라 피부 깊이 방향으로 온도의 변화를 보여주는 도면이다.
도10은 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치로 근육 조직에 뜸 자극을 가할 때 뜸의 중심 축을 따라 피부 깊이에서 시간에 따른 온도 변화를 도시한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 초음파 뜸 장치에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치는 초음파 변환기(ultrasonic transducer)에 의해 생성된 초음파를 이용하여 뜸 시술을 할 수 있도록 하는 장치이다.

먼저, 도1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치는 초음파 변환기(100)를 포함한다. 초음파 변환기(100)는 뜸 시술을 위한 초음파를 생성하며, 초음파 변환기(100)의 전면이 사용자의 피부에 밀착되어 초음파를 근육 조직 등에 조사함으로써 뜸 시술이 이루어질 수 있다.

도 3을 참조하면, 초음파 변환기(100)는 전기 신호에 의해 진동하여 뜸 시술을 위한 초음파를 생성하는 압전 소자(110)를 포함한다. 초음파 변환기(100)의 자세한 구성에 대해서는 뒤에서 설명한다.

뜸 시술 동안 온도를 검출하는 온도 센서(200)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(200)는 뜸 시술 동안 시술 대상자의 피부 표면의 온도를 검출하도록 설치될 수 있다.

한편, 뜸 시술이 이루어지도록 초음파 변환기(100)의 작동을 제어하는 컨트롤 유닛(control unit)(300)이 구비된다. 예를 들어, 컨트롤 유닛(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 케이스(301) 내부에 설치될 수 있다.

도2를 참조하면, 컨트롤 유닛(300)은 전원 공급부(310), 그리고 컨트롤러(320)를 포함할 수 있다.

전원 공급부(310)는 초음파 변환기(100)를 구동하기 위한 전기 펄스를 생성하는 전기 회로를 포함할 수 있다. 전원 공급부(310)는 통상의 초음파 변환기의 압전소자를 구동하기 위한 전기 펄스를 생성하는 장치로 구현될 수 있다.

도1 및 도3을 참조하면, 압전소자(110)는 연결선(302)에 의해 전원 공급부(310)에 전기적으로 연결되며, 전원 공급부(310)에 의해 생성된 전기 펄스는 연결선(302)을 통해 압전소자(110)에 인가될 수 있다.

예를 들어, 제어부(320)는 온도 센서(200)에 의해 검출된 뜸 시술 대상자의 피부 표면 온도를 기초로 전원 공급부(310)가 원하는 뜸 시술 조건이 구현되도록 압전 소자(110)를 구동하기 위한 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 전원 공급부(310)를 제어한다. 이때, 제어부(320)는 압전 소자(110)로 공급되는 전기 펄스의 주파수, 출력, 모드(예를 들어 전원 공급 주기) 등을 제어할 수 있다.

제어부(320)는 메모리, 마이크로프로세서, 그리고 관련 하드웨어와 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 이하에서 설명할 뜸 시술이 수행될 수 있도록 프로그램된 절차에 의해 구동될 수 있다.

컨트롤 유닛(300)은 온도 센서(200)로부터 검출된 온도를 나타내는 신호를 수신하는 온도 신호 수신기(370)를 더 포함할 수 있으며, 온도 신호 수신기(370)에 의해 수신된 온도 신호는 제어부(320)로 전달될 수 있다.

제어부(320)는 온도 센서(200)에 의해 검출되는 온도를 기초로 초음파 뜸 시술이 수행하기 위한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(320)는 온도 센서(200)에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 안전 한계 온도에 도달하는 경우 초음파 출력 강도가 감소되도록 제어할 수 있다.

한편 제어부(320)는 온도 센서(200)에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 안전 한계 온도 미만인 경우 피부 내부의 원하는 깊이에서의 시간에 따른 온도 변화를 예측하고 예측된 온도가 초음파 시술 모드에 따라 미리 설정된 목표 온도에 근접하도록 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(320)는 온도 센서(200)에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 목표 온도보다 낮은 경우에는 초음파 출력이 증가되도록 제어하고 이와 달리 검출된 온도가 미리 설정된 목표 온도보다 높은 경우에는 초음파 출력이 감소되도록 제어함으로써, 예측 온도가 미리 설정된 목표 온도에 근접하도록 제어할 수 있다.

한편, 도1 및 도2를 참조하면, 컨트롤 유닛(300)은 사용자로부터 각종 명령이나 선택을 입력 받을 수 있도록 구성되는 입력창(330), 그리고 각종 정보를 표시하기 위한 출력창(340)을 포함할 수 있으며, 입력창(330)과 출력창(340)은 케이스(301)에 설치될 수 있다.

이하에서 첨부된 도3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 초음파 변환기(100)에 대해서 설명한다.

도3을 참조하면, 초음파 변환기(100)는 압전소자(110)를 포함한다. 위에서 언급한 대로 압전 소자(110)는 전기 펄스를 인가 받아 진동함으로써 초음파를 생성한다. 도면에는 명시적으로 도시되지 않았으나, 압전 소자(110)는 종래에 알려진 바와 같이 압전 세라믹 층과 그 양측 외면에 전도성 물질로 각각 코팅한 전극을 포함할 수 있으며, 압전 소자(110)의 양측의 전극이 전원 공급부(310)의 전극에 각각 연결됨으로써 전기 펄스가 인가될 수 있다. 전원 공급부(310)와 압전 소자(110)의 전기적 연결 관계 그 자체는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 자명하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략되었고 도면에도 구체적으로 도시되지 않았다.

한편, 도면에는 압전 소자(110)가 편평한 형상을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 압전 소자(110)의 형상은 이에 한정 되지 않고 초음파 집속 형태에 따라 곡면 형상 등과 다양한 형상으로 변경될 수도 있다.

초음파 변환기(100)는 전체적인 골격에 해당하는 부분인 하우징(housing)(120)을 구비할 수 있으며, 압전 소자(110)는 하우징(120)의 전단에 설치될 수 있다. 예를 들어, 압전 소자(110)는 대략 원판 형태를 가질 수 있으며 양측의 원형 면이 전후 방향으로 놓이도록 하우징(120)에 고정될 수 있다.

하우징(120)은 압전 소자(110)에서 발생하는 열에 의해 쉽게 변형되지 않는 금속 또는 열 경화성 수지로 형성될 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 하우징(120)의 내부 중 압전 소자(110)의 후면에는 백킹층(backing space)(130)이 형성될 수 있다. 백킹층(130)은 압전 소자(110)에 의해 생성되어 송출되는 초음파의 공진 특성을 개선할 수 있으며, 초음파의 사용 용도에 따라 공기 층으로 이루어질 수도 있고 특수한 구조나 물질로 채워질 수도 있다. 예를 들어, 연속파를 송출하고자 하는 경우에는 공기층이 적합하고 짧은 펄스를 송출하고자 하는 경우에는 압전 소자의 진동을 감쇠시키는 효과가 큰 물질이나 구조를 채워서 백킹층(130)을 구성할 수도 있다.

압전 소자(110)의 전면을 덮는 초음파 커플링 패드(140)가 더 구비될 수 있다. 초음파 커플링 패드(140)는 압전 소자(110)에서 발생한 초음파 에너지를 대상자 피부를 통해 잘 전달하게 해 주는 역할을 하며, 압전 소자(110)의 열 등에 인체가 직접 노출되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있는 보호층 역할을 할 수 있으며, 폴리우레탄(polyurethane)과 스테인리스와 같은 고분자 또는 금속 물질로 형성될 수 있다.

초음파 변환기의 접착과 초음파 에너지의 전달을 용이하게 하고, 그 효율을 높이기 위하여 초음파 변환기와 대상자의 피부 사이에 패드 또는 젤 형태의 물질을 부착 할 수 있다.

한편, 초음파 변환기(100)의 전방에 설치되어 압전 소자(110)에서 생성된 초음파가 조직 내에서 집속될 수 있도록 하는 음향 렌즈(600)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 압전 소자(110)의 전면이 도3에 도시된 바와 같이 편평한 경우, 초음파를 원하는 지점으로 집속하기 위해서, 초음파를 집속하는 볼록한 형태의 음향 렌즈(600)를 부가하여 사용할 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 도3에 도시된 바와 같이, 온도 센서(200)는 압전 소자(110)의 표면에 설치될 수 있다. 그러나 온도 센서(200)의 설치 위치는 이에 한정되지 않으며 하우징(120) 또는 커플링 패드(140) 내에 설치될 수도 있다. 이때 도면에는 도시되지 않았으나, 온도 센서(200)의 출력 신호를 컨트롤 유닛(300)으로 전송하기 위한 신호선(도시되지 않음)이 온도 센서(200)에 연결될 수 있다.

온도 센서(200)에 의해 검출된 온도는 디스플레이(340)에서 도시될 수 있으며, 이를 이용하여 뜸 장치의 작동 상황 및 대상자의 심부 자극 위치에서의 온도 특성 등을 예측할 수 있다.

제어부(320)는 온도 센서(200)에 의해 검출되는 대상자의 피부 표면의 온도 변화를 기초로 전원 공급부(310)가 원하는 뜸 온도 프로파일이 얻어질 수 있도록 하는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 전원 공급부(310)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(320)는 온도 센서(200)의 신호를 기초로 뜸의 대상이 되는 심부의 예측 온도가 원하는 온도 프로파일에 근사하도록 전원 공급부(310)의 출력을 제어할 수 있다. 이때 해당 심부의 예측 온도는 온도 센서(200)에 의해 검출되는 피부 표면의 온도를 이용하여 생체 열전달 방정식 (bio-heat transfer equation)등을 이용하여 수학적으로 예측할 수 있다.

예를 들어, 피부 깊이(d)에서의 시간(t)에 따른 온도(T_est(d,t))는 다음 식에 의해 예측될 수 있다.

[식]

여기서,

는 빔 폭(HPBW: Half Power Beam Width),

는 초음파 전파 방향(깊이 방향)의 빔 폭 (axial beam width),

는 초음파 빔 폭 (radial beam width),

는 열 확산도,

는 초기 초음파 강도,

는 밀도,

는 비열,

는 흡음계수,

는 초음파 변환기 표면과 초점 사이의 거리,

d는 깊이이다.

예를 들어, 뜸의 목표 지점인 심부의 원하는 온도 프로파일이 도7의 (a) 또는 (b)의 실선과 같은 경우, 제어부(320)는 미리 설정된 시간 간격으로 온도 센서(200)의 신호를 기초로 해당 심부의 온도를 예측하고, 특정 시점에서 예측된 심부의 온도가 해당 시점에서의 목표 온도보다 높으면 전기 펄스의 출력을 낮추어 해당 심부의 온도가 낮아져 목표 온도로 근사하도록 하고, 반대로 특정 시점에서 예측된 심부의 온도가 해당 시점에서의 목표 온도보다 낮으면 전기 펄스의 출력을 높여 해당 심부의 온도가 높아져 목표 온도에 근사하도록 하는 방식으로 제어를 수행할 수 있다. 이에 따라 해당하는 심부의 실제 온도가 점선으로 표시된 것과 같이 변화하여 원하는 뜸 온도 프로파일이 얻어지도록 할 수 있다.

이하에서 도4를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 초음파 변환기에 대해 설명한다. 위에서 설명한 실시 예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.

도4를 참조하면, 압전 소자(110)의 전면(111)이 초음파가 어느 한 지점에 집속될 수 있도록 오목하게 형성된다. 이 경우 압전 소자(110)에서 출력된 초음파는 전방의 특정 지점에 집속되어 초음파 시술의 효과를 높일 수 있다. 이때 압전 소자(110)의 전면(111)의 곡률 반경을 조절하여 초음파가 집속되는 위치를 조절할 수 있으며, 뜸 시술의 목표 지점으로 초음파 집속 위치를 조절할 수 있다.

이하에서 도5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 초음파 변환기에 대해 설명한다. 위에서 설명한 실시 예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치는 대상자의 조직 내부에 대한 초음파 후방 산란 신호를 검출하는 펄스 에코 검출 센서(400)를 더 포함할 수 있다. 펄스 에코 검출 센서(400)는 대상자의 조직 내부에서 전달되는 초음파와 같은 물리적 신호를 검출하여 해당하는 신호를 출력할 수 있도록 형성된다. 펄스 에코 검출 센서(400)도 압전 소자로 구성될 수 있으며, 압전 소자는 전기 신호를 인가 받아 초음파를 생성하여 대상자의 심부로 전달하고 후방으로 산란되는 초음파 신호에 해당하는 전기 신호를 출력한다.

펄스 에코 검출 센서(400)는 별도의 압전 소자를 사용하지 않고 열 자극을 위한 압전 소자 (110)를 공용으로 사용할 수 있다. 이 경우, 후방 산란 신호를 얻기 위해 압전 소자 (110)는 일시적으로 열 자극을 위한 동작을 중단하고 펄스 에코 신호 검출을 위한 펄스 동작 모드로 구동한다.

펄스 에코 검출 센서(400)는 물리적 신호와 전기적 신호를 상호 변환할 수 있는 이미 알려진 압전 소자의 특성을 이용하는 것으로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

이때, 컨트롤 유닛(300)은 초음파 후방 산란을 검출하는 모드의 실행을 위해 펄스 에코 모드 구동기(350)와 펄스 에코 신호 수신기(360)를 포함할 수 있다.

펄스 에코 모드 구동기(350)는, 초음파 후방 산란 신호의 검출을 위한 모드의 수행이 요청되는 경우, 펄스 에코 검출 센서(400)가 작동하도록 하는 전기 신호를 펄스 에코 검출 센서(400)로 송신할 수 있다. 펄스 에코 신호 수신기(360)는 펄스 에코 검출 센서(400)로부터 대상자의 심부로부터 수신된 초음파 후방 산란 신호를 전기 신호로 변환하여 컨트롤러(320)로 전달한다. 한편, 컨트롤러(320)는 초음파 후방 산란을 기초로 대상자의 피부 조직 내의 물리적 상태를 판단하여 이에 관한 정보를 디스플레이(340)에 표시할 수 있다. 이에 따라 초음파 뜸 장치를 이용한 시술 전후 또는 시술하는 과정 중에 조직 내의 임상적 상태나 변화를 용이하게 파악하고 평가할 수 있게 된다.

이때, 펄스 에코 검출 센서(400)는 초음파 변환기(100)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 펄스 에코 검출 센서(400)는 초음파 변환기(100)에 일체형으로 설치될 수 있다. 구체적으로, 펄스 에코 검출 센서(400)는 압전소자(110)에 형성된 관통 홀에 설치될 수 있다.

제어부(320)는 펄스 에코 검출 센서(400)를 통해 수신된 초음파 신호를 이용하여 경혈 부위의 생리학적 정보를 추정할 수 있다. 즉, 경혈 부위의 생리학적 상태에 따라 초음파 후방 산란 신호가 달라지게 된다는 점에 착안하여, 초음파 후방 산란 신호를 이용하여 경혈 부위의 생리학적 정보를 추정하는 것이다.

이하에서 도6을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 초음파 변환기에 대해 설명한다. 위에서 설명한 실시 예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시 예에 따르면, 초음파 뜸 시술 중에 약물을 주입하기 위한 약물 주입기(500)가 더 구비될 수 있다. 약물 주입기(500)는 압전 소자(110)의 후방에 배치되면 조직으로 주입될 약물을 저장한다.

도 6에 예시적으로 도시된 바와 같이, 약물 주입기(500)는 약물이 저장되는 약물 저장 공간(501)을 형성하며 저장된 약물이 이동하는 약물 전달 통로(503)를 형성한다. 약물 전달 통로(503)는 약물 주입기(500)로부터 돌출되는 관 형태의 돌출부(505)를 관통하도록 형성될 수 있다.

한편, 압전 소자(110) 및 초음파 커플링 패드(140)는 약물 전달 통로(503)를 통해서 전달되는 약물의 통과를 위한 약물 배출 구멍(113)(143)을 각각 구비한다. 예를 들어, 약물 주입기(500)의 돌출부(505)가 약물 배출 구멍(113, 141)을 관통하여 전방으로 노출됨으로써, 약물 저장 공간(501)의 약물이 압전 소자(110)와 초음파 커플링 패드(140)를 거쳐 시술 부위로 이동할 수 있다.

초음파 변환기(100)에 약물 전달 통로(505)가 구비됨으로써, 뜸 시술을 진행하는 동안 필요한 약물을 대상자의 피부로 투여할 수 있게 되어 뜸 시술의 효과 및 편의성을 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 초음파 커플링 패드(140)가 투여하고자 하는 약물을 포함하도록 하여 초음파가 조사될 때 약물이 피부에 스며들도록 할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

초음파 뜸 시술이 개시되면, 제어부(320)는 전원 공급부(310)가 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 제어한다. 출력된 전기 신호는 초음파 변환기(100)의 압전 소자(110)에 인가되어 압전 소자를 진동하게 하여 초음파 에너지를 생성한다. 초음파 변환기(100)는 대상자의 경혈 또는 발통점에 밀착하도록 하여 원하는 위치에 초음파가 전달되도록 한다.

온도 센서(200)는 초음파 변환기가 밀착된 피부 표면의 온도를 검출하며, 검출된 온도는 제어부(320)로 전달된다. 제어부(320)는 온도 센서(200)에 의해 검출된 온도를 기초로 원하는 심부의 온도가 목표로 하는 온도 프로파일을 따라 변화되도록 초음파 변환기(100)의 출력을 제어한다.

만일 펄스 에코 검출 모드의 수행이 요청되면, 제어부(320)는 펄스 에코 모드 구동기(350)의 제어를 통해 펄스 에코 검출 센서(400)가 작동하도록 제어하고, 펄스 에코 신호 수신기(360)를 통해 수신된 펄스 에코 신호를 기초로 조직 내의 임상적 상태나 변화를 출력창(340)에 표시할 수 있다.

한편, 컨트롤 유닛(300)은 작동 명령을 수신할 수 있는 입력창(330)을 구비할 수 있으며, 제어부(320)는 사용자가 미리 입력된 뜸의 온도-시간 프로파일을 선택하거나 사용자가 제한된 범위 내에서 임의로 온도-시간을 설정할 수 있는 기능을 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 제어부(320)는 사용자가 설정한 뜸 온도-시간 프로파일을 구현하기 위해 온도 센서(200)에 의해 검출되는 대상자의 피부 표면 온도를 기초로 초음파 변환기(100)를 동작하도록 전원 공급부(310)를 제어할 수 있다.

그리고 제어부(320)는 사용자가 설정된 뜸 온도 프로파일을 구현하기 위해 사전에 프로그램된 방식으로 초음파 변환기(100)를 동작하도록 전원 공급부(310)를 제어할 수 있다.

그리고 컨트롤 유닛(300)은 출력창(340)을 구비할 수 있으며, 출력창(340)은 시술 대상자의 정보 및 사용자가 설정한 뜸 온도-시간 프로파일을 도시할 수 있고, 뜸 시술 과정 동안 온도 센서(200)를 통해 측정된 온도를 실시간으로 도시하며, 펄스 에코 검출 센서(400)를 통해 측정된 결과를 도시할 수 있다.

그리고 제어부(320)는 온도 센서(200)에 의해 검출되는 대상자의 피부 표면 온도가 대상자에게 화상을 가할 수 있는 온도 이상일 경우 자동적으로 전력 공급이 중단되고 대상자에게 경고 신호를 알리도록 동작할 수 있다.

이하에서 첨부된 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 뜸 장치를 이용한 초음파 뜸 시술을 예측한 결과를 설명한다. 도 8 내지 도 10에 도시된 예측 결과는 직경이 10mm인 원판형 압전소자(110)를 3MHz의 주파수로 구동하는 경우에 대한 것이다.

먼저, 초음파 뜸 장치(원판형 압전 소자 직경 10 mm, 주파수 3 MHz)로 근육 조직에 뜸 자극을 줄 경우, 예측된 생체 조직에 조사되는 초음파 음장은 도8의 상단에서 도시되어 있으며, 초음파의 열 효과로 인한 생체 조직 내 온도 분포는 도8의 하단에 도시되어 있다.

그리고 도 9에는 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치(원판형 압전 소자 직경 10 mm, 주파수 3 MHz)로 근육 조직에 5분 동안 뜸 자극을 가할 때, 예측된 뜸의 중심 축을 따라 피부 깊이 방향으로 온도의 변화가 도시되어 있다.

그리고 도 10에는 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 뜸 장치(원판형 압전 소자 직경 10 mm, 주파수 3 MHz)로 근육 조직에 뜸 자극을 가할 때, 뜸의 중심 축을 따라 피부 깊이 0 mm (피부 표면), 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm 에서 예측된 시간에 따른 온도 변화가 도시되어 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 초음파 변환기
110: 압전소자
120: 하우징
130: 백킹층
140: 초음파 커플링 패드
200: 온도 센서
300: 컨트롤 유닛
310: 전원 공급부
320: 제어부
330: 입력창
340: 출력창
350: 펄스 에코 모드 구동기
360: 펄스 에코 신호 수신기
370: 온도 신호 수신기
400: 펄스 에코 검출 센서
500: 약물 주입기
600: 음향 렌즈

Claims (15)

1. 전기 신호에 의해 초음파를 생성하여 뜸 시술을 위한 열 자극 효과를 유발하는 압전 소자를 구비하는 초음파 변환기,
   상기 압전 소자의 전방에 위치하며 피부와 접착력이 있는 초음파 커플링 패드,
   뜸 시술 과정 동안 뜸 시술 대상자의 피부 표면의 온도를 검출하는 온도 센서, 그리고
   초음파 뜸 시술의 수행을 제어하는 컨트롤 유닛을 포함하고,
   상기 컨트롤 유닛은
   상기 초음파 변환기의 압전 소자를 전기적으로 구동하기 위한 전원 공급부, 그리고
   뜸 시술을 위한 열 자극 조건을 구현하기 위해 상기 압전 소자에 전기적인 파워를 공급하도록 상기 전원 공급부를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도를 기초로 상기 대상자의 피부 조직 내의 시술 부위의 온도를 예측하며,
   상기 제어부는, 사용자가 설정한 뜸 온도-시간 프로파일을 구현하기 위해, 상기 온도 센서에 의해 검출되는 상기 대상자의 피부 표면 온도를 기초로, 상기 초음파 변환기를 동작하도록 전원 공급부를 제어하는 초음파 뜸 장치.
2. 제1항에서,
   상기 압전 소자는 초음파의 집속 형태에 따라 편평하거나 곡면인 형상을 가지는 초음파 뜸 장치.
3. 제1항에서,
   상기 초음파 변환기의 전방에 설치되어 상기 압전 소자에서 생성된 초음파가 조직 내에 집속될 수 있도록 하는 음향 렌즈를 더 포함하는 초음파 뜸 장치.
4. 제1항에서,
   상기 온도 센서는 상기 초음파 변환기의 압전 소자의 표면, 상기 초음파 변환기가 설치되는 하우징 또는 상기 커플링 패드 내에 위치하는 초음파 뜸 장치.
5. 삭제
6. 제1항에서,
   상기 대상자의 시술 부위 조직 내부에 대한 초음파 후방 산란 신호를 검출하기 위한 펄스 에코 검출 센서 및 펄스 에코 모드 구동기를 더 포함하는 초음파 뜸 장치.
7. 제6항에서,
   상기 펄스 에코 검출 센서는 상기 초음파 변환기에 일체형으로 설치되는 초음파 뜸 장치.
8. 제6항 또는 제7항에서,
   상기 제어부는 상기 펄스 에코 검출 센서를 통해 수신된 초음파 신호를 이용하여 경혈 부위의 생리학적인 정보를 추정하는 초음파 뜸 장치.
9. 제1항에서,
   상기 압전 소자의 후방에 배치되며 약물 저장 공간 및 약물 전달 통로를 구비하는 약물 주입기를 더 포함하며,
   상기 압전 소자 및 초음파 커플링 패드는 상기 약물 전달 통로와 연결되는 부위에 관통되는 약물 통과 구멍을 각각 구비하는 초음파 뜸 장치.
10. 제1항에서,
    상기 컨트롤 유닛은 작동 명령을 수신할 수 있는 입력창을 구비하고, 상기 제어부는 사용자가 미리 입력된 뜸의 온도-시간 프로파일을 선택하거나 사용자가 제한된 범위 내에서 임의로 온도-시간을 설정할 수 있는 기능을 포함하도록 구성되는 초음파 뜸 장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제6항에서,
    상기 컨트롤 유닛은 출력창을 구비하고,
    상기 출력창은 시술 대상자의 정보 및 사용자가 설정한 뜸 온도-시간 프로파일을 도시하고, 뜸 시술 과정 동안 상기 온도 센서를 통해 측정된 온도를 실시간으로 도시하며, 상기 펄스 에코 검출 센서를 통해 측정된 결과를 도시하는 초음파 뜸 장치.
14. 제1항에서,
    상기 제어부는, 상기 온도 센서에 의해 검출되는 상기 대상자의 피부 표면 온도가 상기 대상자에게 화상을 가할 수 있는 온도 이상일 경우 자동적으로 전력 공급이 중단되고 상기 대상자에게 경고 신호를 알리도록 동작하는 초음파 뜸 장치.
15. 제4항에서,
    상기 초음파 커플링 패드는 투여하고자 하는 약물을 포함하도록 하고 초음파가 조사될 때 약물이 피부에 스며들도록 하는 초음파 뜸 장치.

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