KR101987164B1 - 집속 초음파 시술 장치 - Google Patents

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KR101987164B1 KR1020170036595A KR20170036595A KR101987164B1 KR 101987164 B1 KR101987164 B1 KR 101987164B1 KR 1020170036595 A KR1020170036595 A KR 1020170036595A KR 20170036595 A KR20170036595 A KR 20170036595A KR 101987164 B1 KR101987164 B1 KR 101987164B1
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치는, 시술자의 조작을 위한 시술 핸드피스; 상기 시술 핸드피스에 탈부착되고 내부에 냉각유체가 충진되는 카트리지; 상기 카트리지 내부에 구비되어 초음파를 발생시키는 트랜스듀서; 상기 트랜스듀서를 전진 또는 후진시키는 구동수단; 상기 트랜스듀서의 위치를 감지하는 위치감지수단; 및 상기 위치감지수단으로부터 상기 트랜스듀서의 위치를 전송받고, 상기 구동수단의 작동 및 상기 트랜스듀서의 초음파 발생을 제어하는 제어수단;을 포함하되, 상기 제어수단은 상기 트랜스듀서가 미리 정해진 기준거리 만큼 전진 또는 후진되면 상기 트랜스듀서가 정지되도록 상기 구동수단이 제어되도록 하여, 시술의 효율성, 안전성, 정확성 중 적어도 하나가 개선되는 유용한 효과를 제공할 수 있다.

Description

집속 초음파 시술 장치{INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND OPERATING APPARATUS}

본 발명의 일실시예는 집속 초음파 시술 장치에 관련된다.

최근 피부 미용과 비만 치료에 대한 관심이 날로 증가하는 추세에 있으며, 이에 따라 피부 미용과 비만 치료를 위한 다양한 의료기기들이 개발되고 있다. 예컨대, 페이스 리프팅(face lifting) 또는 스킨 타이트닝(skin tightening) 시술을 희망하는 환자를 위한 다양한 피부 미용 의료기기들이 개발되고 있고, 다른 한편으로는 비만 환자 치료용 의료기기들이 개발되고 있다.

피부 미용 의료기기로써, 피부 조직을 절개하는 침습적인 방식의 의료기기들이 있으나, 시술 안전성 문제와 환자의 거부감 등이 부각되면서, 피부 조직의 절개 없이도 시술이 가능한 비침습적인 방식의 의료기기들이 주목받고 있다. 이러한 경향은 피부 미용 및 비만 치료 분야 등에도 유사하게 나타나고 있으며, 기타 의료 분야에서도 이러한 추세가 나타날 것으로 예상되고 있다.

이러한 추세에 발맞추어, 비침습적 의료기기로써 집속 초음파(Intensity focused ultrasound:IFU)를 이용하는 초음파 의료기기가 최근 각광받고 있다. 예컨대, 피부 미용 시술을 위해 집속 초음파를 피부 조직 내부에 조사하여 피부 리프팅 또는 스킨 타이트닝 시술을 비침습적으로 수행하는 초음파 의료기기가 있으며, 비만 치료를 위해 집속 초음파를 피하 지방층에 집속 초음파(Intensity focused ultrasound:IFU)를 조사하여 지방 조직을 비침습적으로 태우거나 녹여 분해시키는 초음파 의료기기가 있다.

US 2007-0232913 A1 KR 2011-0091831 A1 KR 2007-0065332 A1

본 발명의 일 측면은, 시술의 효율성, 안전성, 정확성 중 적어도 하나가 개선된 집속 초음파 시술 장치를 제공할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치는, 시술자의 조작을 위한 시술 핸드피스; 상기 시술 핸드피스에 탈부착되고 내부에 냉각유체가 충진되는 카트리지; 상기 카트리지 내부에 구비되어 초음파를 발생시키는 트랜스듀서; 상기 트랜스듀서를 전진 또는 후진시키는 구동수단; 상기 트랜스듀서의 위치를 감지하는 위치감지수단; 및 상기 위치감지수단으로부터 상기 트랜스듀서의 위치를 전송받고, 상기 구동수단의 작동 및 상기 트랜스듀서의 초음파 발생을 제어하는 제어수단;을 포함하되, 상기 제어수단은 상기 트랜스듀서가 미리 정해진 기준거리 만큼 전진 또는 후진되면 상기 트랜스듀서가 정지되도록 상기 구동수단을 제어하는 것일 수 있다.

이때, 상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 상기 기준거리만큼 전진한 뒤 정지하여 미리 정해진 기준시간 동안 초음파를 발생시키는 제1 동작이 반복되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 개시지점에 위치되어 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 상기 제1 동작을 반복 수행하다가, 상기 트랜스듀서가 종료지점에 위치되면 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 초음파 발생 및 이동이 중단되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 상기 기준거리만큼 후진한 뒤 정지하여 상기 기준시간 동안 초음파를 발생시키는 제2 동작이 반복되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 상기 종료지점에 위치되어 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 상기 제2 동작을 반복 수행하다가, 상기 트랜스듀서가 상기 개시지점에 위치되면 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 초음파 발생 및 이동이 중단되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 구동수단은, 상기 시술 핸드피스에 구비되는 구동부; 상기 구동부에 의하여 전진 또는 후진되는 구동핀; 및 상기 트랜스듀서와 결합되며 상기 카트리지 내부에서 전진 또는 후진되는 가이드핀;을 포함하되, 상기 구동핀의 일단과 상기 가이드핀의 일단이 접촉될 수 있다.

또한, 상기 구동핀과 상기 가이드핀은 자력에 의하여 서로 결합될 수 있다.

또한, 상기 트랜스듀서가 후진되는 방향으로의 탄성력을 상기 가이드핀에 인가하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동핀을 관통하는 통공이 미리 정해진 간격으로 구비되고, 상기 위치감지수단은, 상기 시술 핸드피스에 구비되며 상기 구동핀에 빛을 조사하는 발광부; 및 상기 시술 핸드피스에 구비되며 상기 통공을 통과한 빛을 감지하는 수광부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동핀 상에 미리 정해진 간격으로 식별표지가 구비되고, 상기 위치감지수단은, 상기 시술 핸드피스에 구비되며 상기 구동핀에 빛을 조사하는 발광부; 및 상기 시술 핸드피스에 구비되며 상기 구동핀에 반사된 빛을 감지하는 수광부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 위치감지수단은 자기장의 변화를 감지하는 자력센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 트랜스듀서의 전진방향을 향하는 힘이 양의 힘이고 후진방향을 향하는 힘이 음의 힘이며, Fm은 상기 구동핀과 상기 가이드핀 사이의 자력, Fr1은 상기 가이드핀의 운동마찰력과 상기 가이드핀 및 상기 트랜스듀서의 전진시 작용하는 상기 냉각유체에 의한 저항력의 합, Fr2은 상기 가이드핀의 정지마찰력과 상기 가이드핀 및 상기 트랜스듀서의 후진시 작용하는 상기 냉각유체에 의한 저항력의 합, M은 상기 가이드핀과 상기 트랜스듀서의 총 질량이라고 정의할 때, 상기 트랜스듀서가 전진하다가 감속될 때의 가속도의 절대값은 (|Fm|+|Fr1|)/M 미만이고, 상기 트랜스듀서가 정지상태에서 후진할 때의 가속도의 절대값은 (|Fm|-|Fr2|)/M 미만이 되도록 결정될 수 있다.

또한, 상기 위치감지수단은 상기 트랜스듀서 또는 상기 가이드핀을 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라에서 촬영한 이미지를 분석하여 상기 트랜스듀서의 위치를 연산하는 연산부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치는, 시술자의 조작을 위한 시술 핸드피스; 상기 시술 핸드피스에 탈부착되며, 집속 초음파를 발생시키는 트랜스듀서가 내장된 카트리지; 상기 트랜스듀서를 전진 및 후진시키는 구동수단; 상기 트랜스듀서의 위치를 감지하는 위치감지수단; 및 상기 위치감지수단으로부터 상기 트랜스듀서의 위치를 전송받고, 상기 구동수단의 작동 및 상기 트랜스듀서의 집속 초음파 발생을 제어하는 제어수단을 포함하되, 상기 제어수단은 상기 트랜스듀서의 전진과 후진 동작 모두에 집속 초음파를 발생시키는 트랜스듀서 양방향 초음파 조사 제어 시퀀스를 포함할 수 있다.

이때, 상기 트랜스듀서 양방향 초음파 조사 제어 시퀀스는, 상기 카트리지가 시술 대상자의 피부 중 제1 위치 상에서, 상기 트랜스듀서가 전진 운동하면서 상기 집속 초음파를 발생시키는 제1 트랜스듀서 동작시퀀스; 및 상기 카트리지가 시술 대상자의 피부 중 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치 상에서, 상기 트랜스듀서가 후진 운동하면서 상기 집속 초음파를 발생시키는 제2 트랜스듀서 동작 시퀀스를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 시술의 효율성, 안전성, 정확성 중 적어도 하나가 개선된 집속 초음파 시술 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치를 개략적으로 예시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시술 핸드피스와 카트리지의 결합 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 도 2에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 면의 일부발췌 단면도이다 .
도 4는 도 3에 도시된 집속 초음파 시술 장치에서 일 요부의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치에서 도 2에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 면의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치의 활용예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 단계는 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 각 구성들의 세부 크기, 형태, 두께, 곡률 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장되거나 도식화된 것으로서, 허용 오차 등에 의해 그 형태가 변형될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)를 개략적으로 예시한 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 시술 핸드피스(210)와 카트리지의 결합 과정을 설명하기 위한 도면들, 도 3은 도 2에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 면의 일부발췌 단면도, 도 4는 도 3에 도시된 집속 초음파 시술 장치(10)에서 일 요부의 변형예를 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)의 작동원리를 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)의 작동원리를 설명하기 위한 도면, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)에서 도 2에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 면의 단면도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)의 활용예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는 집속 초음파(Intensity Focused Ultrasound:IFU)를 이용하여 각종 시술을 수행하는 의료기기일 수 있다.

일실시예에서, 집속 초음파 시술 장치(10)는 집속 초음파에 의한 열적 초점(thermal focal point; 도 8의 12)을 피부 조직 내부에 생성시켜, 페이스 리프팅(face lifting), 스킨 타이트닝(skin tightening), 피하 지방층 감소 또는 제거, 종양 제거, 그 밖에 암 조직 제거 등의 시술을 비침습적으로 수행할 수 있다.

여기서, 집속 초음파(Focused Ultrasound)는 초음파를 집속시켜 하나의 초점에 모여지도록 하는 것일 수 있다. 예컨대, 집속 초음파의 일 형태로서, 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound, 이하, 'HIFU'라 칭함)는 초음파를 하나의 초점에 고강도로 모여지도록 포커싱하여 열적 초점(thermal focal point)을 형성시킨 것일 수 있다. 집속 초음파의 다른 형태로서, 저강도 집속 초음파(Low Intensity Focused Ultrasound, LIHU)는 초음파를 하나의 초점에 저강도로 모여지도록 포커싱하여 열적 초점(12)을 형성시킨 것일 수 있다. 이러한 열적 초점(12)은 대략 60℃ 이상의 고온 상태의 열적 초점(12)으로서, 상기 열적 초점(12)에서는 열적 효과(thermal effect) 또는 캐비테이션 효과(cavitation effect) 등의 효과가 발생될 수 있다. 이러한 집속 초음파는 트랜스듀서(314) 등에서 발생될 수 있으며, 일실시예에서 트랜스듀서(314)는 카트리지(310, 310-1, 310-2) 내부에 구비될 수 있다.

따라서, 상기 집속 초음파 시술 장치(10)는 인체 내부 조직에 대해 열적 초점(12)을 형성시켜 의도적으로 손상시키거나 자극을 준 후, 이러한 피부 조직의 치밀화 또는 재생을 통해 정상 조직을 회복시키는 시술을 수행할 수 있다.

일실시예에서, 집속 초음파 시술 장치(10)는 피부 표면으로부터 대략 1.5mm 내지 4.5mm에 위치하고 있는 진피층, 근막층, 또는 SMAS층에 상기 열적 초점(12)을 형성시켜 페이스 리프팅(face lifting) 또는 스킨 타이트닝(skin tightening) 시술을 수행하거나, 피부 표면으로부터 대략 6.0mm 내지 15.0mm에 위치되는 피하 지방층에 대해 상기 열적 초점(12)을 형성시켜 지방 감소 또는 제거 시술을 수행할 수 있다.

일실시예에서, 집속 초음파 시술 장치(10)는 장비 본체(100), 핸드피스 어셈블리(200), 그리고 카트리지 세트(300) 등을 포함할 수 있다. 상기 장비 본체(100)는 시술자(미도시됨)에게 시술 관련 정보를 제공하고, 시술자가 집속 초음파 시술 장치(10)를 동작 또는 조작하기 위한 것일 수 있다. 예컨대, 장비 본체(100)에는 시술자의 시술 관련 정보를 표시하기 위한 표시기(110) 및 시술자가 집속 초음파 시술 장치(10)를 동작 또는 제어하기 위한 제어기(120) 등이 구비될 수 있다. 제어기(120)는 터치 스크린 등으로 구현될 수 있다. 도 1 등에서는 표시부(110)와 입력부(120)를 구분하여 예시하였지만, 터치 스크린 방식으로 표시부와 입력부가 일체되게 이루어질 수도 있음은 자명하다.

상기 핸드피스 어셈블리(200)는 시술 핸드피스(210) 및 연결 케이블(220)을 포함할 수 있다. 시술 핸드피스(210)는 시술 대상자에게 HIFU를 조사시키기 위한 것으로서, 사용자 조작의 편의성 향상을 위해 핸드-헬드(hand-held) 형태로 제공될 수 있다. 예컨대, 시술 핸드피스(210)에는 손잡이부(212)가 구비되어 시술자가 시술 핸드피스(210)를 잡고 사용함에 있어 편의성을 제공할 수 있다. 손잡이부(212)의 상단에는 시술자가 초음파 조사 동작을 제어하기 위한 스위치(212a)가 구비될 수 있다. 연결 케이블(220)은 시술 핸드피스(210)와 장비 본체(100)를 전기적 및 물리적으로 연결시키기 위한 것일 수 있다. 연결 케이블(220)의 일단은 시술 핸드피스(210)와 연결되고, 타단은 장비 본체(100)에 커넥팅(connecting) 타입으로 탈부착 가능하게 연결될 수 있다.

카트리지 세트(300)는 복수의 카트리지들로 구성된 세트(set)일 수 있다. 예를 들면, 카트리지 세트(300)는 서로 상이한 시술 조건과 목적을 갖는 제1 카트리지(310), 제2 카트리지(320), 그리고 제3 카트리지(330)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 카트리지(310)는 비침습적 페이스 리프팅(face lifting) 또는 스킨 타이트닝(skin tightening) 시술을 위한 것이고, 제2 카트리지(320)는 비침습적 피하 지방층의 감소 또는 제거 시술을 위한 것이며, 제3 카트리지(330)는 종양 또는 암조직의 제거 시술을 위한 것일 수 있다.

제1 내지 제3 카트리지들(310, 320, 330) 각각은 시술 핸드피스(210)에 탈부착이 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 손잡이부(212)의 전단에 상기 제1 내지 제3 카트리지들(310, 320, 330) 각각이 체결될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는 구동수단, 위치감지수단 및 제어수단을 포함할 수 있다.

여기서, 구동수단은 트랜스듀서(314)를 전진시키거나 후진시키는 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 위치감지수단은 트랜스듀서(314)의 위치를 직접 또는 간접적으로 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 제어수단은 전술한 트랜스듀서(314), 구동수단 및 위치감지수단에 연결되어 이들을 정밀하게 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

일실시예에서, 구동수단은 가이드핀(316), 구동핀(215), 구동부(214) 등을 포함할 수 있다.

일실시예에서, 가이드핀(316)은 트랜스듀서(314)와 결합되며, 제1 카트리지(310) 내부에서 전진 또는 후진되면서 트랜스듀서(314)의 위치를 이동시키는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여 가이드핀(316)의 이동경로를 안내하는 별도의 가이드레일(317) 등이 제1 카트리지(310) 내부에 더 구비될 수 있다.

일실시예에서, 구동부(214) 및 구동핀(215)은 시술 핸드피스(210) 내부에 구비될 수 있으며, 구동부(214)에 의하여 구동핀(215)이 전방 또는 후방으로 직선 이동할 수 있다. 이를 위하여, 스테핑 모터(stepping motor)와 회전 모터(rotating motor), 그리고 이러한 모터들에 의해 동작되는 기어(gear), 밸트(belt), 풀리(pully) 등이 선택적으로 조합되어 구동부(214)가 구현될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면 제1 카트리지(310)가 시술 핸드피스(210)에 탈부착될 수 있는데, 이 경우 제1 카트리지(310)가 시술 핸드피스(210)로부터 분리된 상태에서는 구동핀(215)과 가이드핀(316)이 분리된 상태이지만, 제1 카트리지(310)가 시술 핸드피스(210)에 완전히 결합된 상태에서는 구동핀(215)과 가이드핀(316)이 접촉되어 결합될 수 있다. 여기서, 구동핀(215)과 가이드핀(316)이 견고하게 결합될 수 있도록 자력을 활용할 수 있다. 예컨대, 구동핀(215)의 일단부에 자력을 갖는 제1 결합부(215c)를 구비하고, 가이드핀(316)의 일단부에 자력을 갖는 제2 결합부(316c)를 구비하며, 제1 카트리지(310)를 시술 핸드피스(210)에 부착하는 과정에서 제1 결합부(215c)와 제2 결합부(316c)가 접촉되면서 자력에 의하여 결합되도록 할 수 있다.

일실시예에서, 제1 내지 제3 카트리지들(310, 320, 330) 각각에는 트랜스듀서(314)의 작동에 따른 발열을 냉각시키기 위한 냉각유체가 제공될 수 있다. 이러한 냉각유체는 트랜스듀서(314)에서 발생되는 초음파가 윈도우 등의 투과부재(318) 외부로 원활히 전달될 수 있도록 하는 전달매체로써의 기능도 수행할 수 있다.

일실시예에서, 전술한 가이드핀(316)의 적어도 일부가 제1 카트리지(310) 외부로 돌출될 수 있다. 또한, 전술한 구동핀(215)의 적어도 일부가 제1 카트리지(310) 내부로 인입될 수도 있다. 이러한 경우, 가이드핀(316)과 제1 카트리지(310)의 벽체 사이, 구동핀(215)과 제1 카트리지(310)의 벽체 사이 등의 결합면을 통해 냉각유체가 유출되지 않도록 하는 패킹링 등의 밀폐부재(도시되지 않음)가 더 구비될 수 있다.

일실시예에서, 제1 내지 제3 카트리지들(310, 320, 330) 각각은 그 내부에 냉각수가 채워질 수 있도록 제공되고, 냉각수는 별도의 냉각수 순환라인(미도시됨)에 의해 순환되도록 하여, 트랜스듀서(314)의 과열 현상을 방지할 수 있다. 이를 위해, 제1 내지 제3 카트리지들(310, 320, 330)이 시술 핸드피스(210)에 장착되면, 제1 내지 제3 카트리지들(310, 320, 330) 내 냉각수가 냉각수 순환라인에 연결되며, 냉각수 순환라인은 장비 본체(100) 내부에 있는 냉각수 저장용기(미도시됨)와 연결되며, 냉각수 저장용기 내 냉각수를 순환시킬 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 냉각수 순환라인 상에는 펌프(pump) 등의 순환수단이 설치될 수 있다.

일실시예에서, 위치감지수단은 트랜스듀서(314) 자체의 위치를 직접 감지할 수 있다. 또한, 위치감지수단은 구동핀(215), 가이드핀(316) 등의 위치를 감지함으로써 트랜스듀서(314)의 위치를 간접적으로 도출할 수 있다.

일실시예에서, 위치감지수단은 광검출 방식으로 구현될 수 있다. 도 3을 참조하면, 구동핀(215)의 상방에 발광부(216-1)가 구비되고, 구동핀(215)의 하방에 수광부(216-2)가 구비되며, 구동핀(215)에 소정의 간격으로 이격되는 통공(215-1) 복수 개가 구비되도록 할 수 있다. 이 경우, 발광부(216-1)에서 발사된 빛이 통공(215-1)을 통과하여 수광부(216-2)에 도달하는 상태와, 구동핀(215)에 가려저 빛이 수광부(216-2)에 도달하지 못하는 상태를 구별할 수 있다. 이러한 방식으로 구동핀(215)이 얼마나 전진 또는 후진했는지를 검출할 수 있다. 또한, 통공(215-1)의 형상이나 직경들을 달리함으로써 통공(215-1)을 통과하는 빛의 강도나 수광부(216-2)에 맺히는 빛의 상이 다르도록 할 수 있는데, 이 경우, 몇 번째 통공(215-1)이 수광부(216-2) 상에 위치되는지를 검출할 수 있으므로 트랜스듀서(314)의 이동 정도 뿐만 아니라, 트랜스듀서(314)의 정확한 위치를 정밀하게 파악할 수 있게 된다.

한편, 도 4를 참조하면, 발광부)와 수광부를 포함하는 복합광센서(216-3)가 구동핀(215)의 상방에 위치되고, 구동핀(215)에는 식별표지(215-2)가 구비되도록 함으로써 발광된 빛이 구동핀(215)의 표면에 반사되어 수광부에 도달되도록 할 수 있다. 이 경우, 빛이 식별표지(215-2)에 반사되는 상황과 식별표지(215-2)가 아닌 구동핀(215)의 표면에 반사되는 상황의 차이를 이용하여 구동핀(215)의 전진 또는 후진 정도를 검출할 수 있다. 또한, 전술한 바와 마찬가지로, 식별표지(215-2)의 크기나 형상을 달리함으로써 트랜스듀서(314)의 위치를 더 정확하게 파악할 수도 있다.

이상에서는 발광부(216-1)와 수광부(216-2)가 시술 핸드피스(210)에 구비되어 구동핀(215)의 이동을 검출하는 방식에 대하여 설명했다. 도시되지는 않았지만, 발광부와 수광부가 카트리지 상방에 위치하여 가이드핀(316)의 이동 정도를 검출하도록 할 수도 있다. 다만, 이 경우, 발광부 및 수광부와 가이드핀(316) 사이에서 빛이 감소되거나 차단되지 않도록 해야 하며, 그 결과 설계 자유도가 감소된다는 제약이 발생될 수 있다.

일실시예에서, 위치감지수단은 자기장의 변화를 감지하는 방식으로 구현될 수도 있다. 가이드핀(316)과 구동핀(215)이 자력으로 결합되는 실시예를 전술한 바 있는데, 이 경우, 도 3에 예시된 바와 같이 제1 카트리지(310)의 상방에 적어도 하나의 자력센서(319-1)를 구비하고, 제1 결합부(215c) 및 제2 결합부(316c)의 이동에 따라 발생되는 자기장의 변화를 자력센서(319-1)가 감지하도록 함으로써 트랜스듀서(314)의 위치가 검출되도록 할 수 있다. 여기서, 가이드핀(316)과 구동핀(215)이 자력방식으로 결합되지 않는 경우라면, 자기장을 발생하는 별도의 자석을 가이드핀(316) 또는 구동핀(215)에 구비할 수도 있다.

일실시예에서, 위치감지수단은 카메라 촬영 방식으로 구현될 수도 있다. 예컨대, 카트리지 상방에 카메라(319-2)를 구비하여 트랜스듀서(314), 가이드핀(316), 구동핀(215) 중 적어도 하나를 촬영하고, 촬영된 이미지를 분석하여 트랜스듀서(314)의 위치가 파악되도록 할 수 있다. 이 경우 이미지 분석을 위한 연산부가 별도로 구비되어야 하며, 이 연산부는 제어수단 내의 한 기능으로 포함시킬 수도 있다. 또한, 이 경우, 카트리지 상방이 투명 내지 반투명한 재질로 이루어지도록 해야만 카트리지 벽체를 통과하여 이미지를 촬영할 수 있다. 또한, 이미지 처리가 가능한 연산부가 구비되어야 하므로 전술한 다른 실시예들에 비하여 더 많은 리소스(Resource)가 필요할 수 있다는 단점이 있다.

일실시예에서, 전술한 광검출 방식, 자기장의 변화를 감지하는 방식, 카메라(319-2) 촬영 방식 중 적어도 하나가 집속 초음파 시술 장치(10)에 구비되도록 함으로써 위치감지수단이 구현될 수 있다. 한편, 전술한 발광부(216-1)와 수광부(216-2), 자력센서(319-1), 카메라(319-2) 등이 제1 카트리지(310) 내부에 구비되는 방식으로 위치감지수단을 구현할 수도 있지만, 이 경우 카트리지와 시술 핸드피스(210) 사이에 전기적으로 연결되어야 할 구성요소가 증가될 뿐만 아니라, 카트리지마다 감지를 위한 구성요소가 구비되어야 하므로 카트리지의 제조원가가 상승한다는 단점이 있다.

일실시예에서, 제어수단은 위치감지수단을 이용하여 트랜스듀서(314)의 위치를 파악하고, 파악된 트랜스듀서(314)의 위치를 고려하여 트랜스듀서(314)의 초음파 발생 동작 및 구동수단의 트랜스듀서(314) 이동 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 트랜스듀서(314)가 미리 정해진 거리(이하에서는 ‘기준거리’라 칭함)만큼 전진 또는 후진된 후에 트랜스듀서(314)가 정지되도록 할 수 있다는 것이다. 더 나아가, 이동 후 정지된 트랜스듀서(314)가 미리 정해진 시간(이하에서는 ‘기준시간’이라 칭함) 동안 초음파를 발생시키도록 제어수단이 트랜스듀서(314) 및 구동수단을 제어할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 기준거리만큼 전진한 후 정지된 트랜스듀서(314)가 기준시간 동안 초음파를 발생시키는 동작을 제1 동작으로 칭하고, 반대로, 기준거리만큼 후진한 후 정지된 트랜스듀서(314)가 기준시간 동안 초음파를 발생시키는 동작을 제2 동작으로 칭하기로 한다.

일반적으로 시술대상 영역은 사람의 볼의 일부나 복부의 일부 등으로 넓게 형성된다. 이렇게 넓은 영역을 시술하는 과정에서 시술자가 시술 핸드피스(210)를 파지한 상태에서 정밀하게 이동시키며 시술을 수행하는 것은 상당히 비효율적이고 정확도가 낮다고 볼 수 있다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는 카트리지 내부에서 트랜스듀서(314)가 전진 또는 후진 운동을 수행할 수 있으므로, 카트리지를 소정의 부위에 위치시키고 카트리지 자체를 이동시키지 않더라도 트랜스듀서(314)의 최대 전진 거리 또는 최대 후진 거리에 해당되는 영역에 대해서 열적 초점을 복수 개 형성할 수 있다. 이에 따라 시술시간이 단축되고 시술자의 피로도를 감소시킬 수 있게 되는 것이다. 그런데, 열적 초점이 미리 정해진 간격으로 형성되도록 하려면 트랜스듀서(314)가 정확한 거리만큼 이동된 뒤 초음파를 발생시킬 수 있어야 한다. 이를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는 전술한 바와 같이 위치감지수단 및 구동수단을 구비하고, 트랜스듀서(314), 위치감지수단 및 구동수단이 제어수단에 의하여 제어되도록 한 것이다.

일실시예에서, 구동수단은 트랜스듀서(314)를 전진 및 후진시킬 수 있다. 일실시예에서, 제어수단은 위치감지수단으로부터 트랜스듀서(314)의 위치를 전송받고, 구동수단의 작동 및 트랜스듀서(314)의 집속 초음파 발생을 제어할 수 있다. 여기서, 제어수단은 트랜스듀서(314)의 전진과 후진 동작 모두에 집속 초음파를 발생시키는 제어 시퀀스를 포함할 수 있다. 이 제어 시퀀스를 트랜스듀서 양방향 초음파 조사 제어 시퀀스라 칭할 수 있다.

일실시예에서, 트랜스듀서 양방향 초음파 조사 제어 시퀀스는 제1 트랜스듀서 동작시퀀스 및 제2 트랜스듀서 동작시퀀스를 포함할 수 있다.

이때, 제1 트랜스듀서 동작시퀀스는, 시술 대상자의 피부 중 제1 위치 상에 제1 카트리지(310)가 피부 표면에 접촉된 상태에서, 트랜스듀서(314)가 전진 운동하면서 집속 초음파를 발생시키는 시퀀스를 의미할 수 있다.

또한, 제2 트랜스듀서 동작시퀀스는, 시술 대상자의 피부 중 제2 위치 상에 제1 카트리지(310)가 피부 표면에 접촉된 상태에서, 트랜스듀서가 후진 운동하면서 집속 초음파를 발생시키는 시퀀스를 의미할 수 있다. 여기서, 제2 위치는 전술한 제1 위치와 상이한 위치를 의미한다.

도 8을 참조하면, 좌측 그림이 제1 위치에서 제1 트랜스듀서 동작시퀀스가 수행되는 상황을 예시하고, 우측 그림이 제2 위치에서 제2 트랜스듀서 동작시퀀스가 수행되는 상황을 예시하는 것으로 이해될 수 있다. 한편, 도 8에서는 제1 카트리지(310)가 제1 위치에 있는 상태와, 제1 카트리지(310)이 제2 위치에 있는 상태에서 피부 표면과 제1 카트리지(310)의 접촉면이 전혀 중첩되지 않는 것으로 예시되어 있지만, 필요에 따라 제1 카트리지(310)의 피부 접촉면 중 일부가 중첩될 수도 있다. 이 경우에도 제1 트랜스듀서 동작시퀀스에 따라 형성되는 열적 초점(12)과 제2 트랜스듀서 동작시퀀스에 따라 형성되는 열적 초점은 서로 이격될 수 있다.

일실시예에서, 카트리지 내에서 트랜스듀서(314)가 이동될 수 있는 최대 거리는 카트리지의 크기 등에 의하여 좌우되며, 카트리지의 크기를 결정함에 있어서, 시술자의 편의성 뿐만 아니라 시술의 효율성 및 안전성 등이 종합적으로 고려될 수 있다. 카트리지 내부에 구비된 트랜스듀서(314)가 초음파를 조사하여 열적 초점을 형성할 수 있는 후방의 한계점 및 전방의 한계점을 각각 개시지점(PS) 및 종료지점(PE)이라 칭할 수 있다. 이하에서는, 이러한 정의를 기반으로 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)의 동작원리를 설명한다.

먼저, 시술자가 시술 핸드피스(210)를 움직여서 카트리지의 윈도우가 시술대상부위에 정위치되도록 한 뒤 시술 핸드피스(210)를 고정할 수 있다. 이 상태에서 시술자가 제1 버튼을 누르면 전술한 제1 동작이 반복되도록 할 수 있다. 한편, 초음파 발생을 개시하기 전에 트랜스듀서(314)는 개시지점(PS) 또는 종료지점(PE)에 위치되도록 초기값이 설정될 수 있다. 즉, 제1 버튼을 조작하면 트랜스듀서(314)가 개시지점(PS) 또는 종료지점(PE)으로 이동하여 시술 준비 상태를 이룬 뒤 제1 동작 또는 제2 동작을 수행할 수 있다는 것이다. 일실시예에서, 카트리지가 피부로부터 분리되면, 트랜스듀서(314)가 개시지점(PS) 또는 종료지점(PE) 중 한 지점으로 이동되게 할 수 있다. 여기서, 개시지점(PS) 및 종료지점(PE) 가운데 트랜스듀서(314)의 현 위치에서 가까운 지점으로 이동되게 할 수도 있다.

이렇게 트랜스듀서(314)가 개시지점(PS)에 위치된 상태에서 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤, 전술한 제1 동작을 반복적으로 수행하도록 제어수단이 트랜스듀서(314) 및 구동수단을 제어할 수 있다. 이때, 제1 동작의 각 사이클에서는 트랜스듀서(314)가 기준거리만큼 전진되었는가의 여부를 정확하게 파악할 수 있어야 하며, 본 발명의 일실시예에서는 위치감지수단을 통해서 트랜스듀서(314)의 위치를 검출함으로써 기준거리만큼의 이동여부를 제어수단이 판단할 수 있다. 여기서, 시술자에 의하여 제1 버튼이 눌려짐으로써 개시지점(PS)에서의 초음파 발생이 시작되도록 할 수 있다. 그 이후 제1 동작의 반복은 자동적으로 수행되도록 할 수 있다. 그리고, 제1 동작이 반복되어 트랜스듀서(314)가 종료지점(PE)에 도달되면, 종료지점(PE)에 트랜스듀서(314)가 위치된 상태에서 열적 초점을 형성한 뒤 초음파 발생 및 이동이 정지되도록 할 수 있다.

한편, 전술한 제1 버튼은 시술 핸드피스(210)에 구비된 스위치(212a)로 구현될 수 있다. 또한, 장비 본체(100)에 구비되는 전술한 제어기(120) 상에 제1 버튼이 구현될 수도 있다. 또한, 도시되지는 않았지만 장비 본체(100) 등과 연결되는 별도의 풋 스위치로 구현될 수도 있다.

다음으로, 시술자가 시술 핸드피스(210)를 움직여서 카트리지의 윈도우가 좌측 또는 우측으로 소정의 거리 만큼 이동되어 제2 시술대상부위에 정위치되도록 한 뒤 시술 핸드피스(210)를 고정할 수 있다. 이 상태에서 시술자가 제1 버튼을 누르면 제2 동작이 반복적으로 수행되도록 할 수 있다. 여기서, 트랜스듀서(314)는 종료지점(PE)에 위치된 상태로 열적 초점을 형성한 뒤 제2 동작을 반복할 수 있다. 그리고, 제2 동작의 반복 후 트랜스듀서(314)가 개시지점(PS)에 도달되면, 개시지점(PS)에서 열적 초점을 형성한 뒤 초음파 발생 및 이동이 정지되도록 할 수 있다.

일실시예에서 카트리지는 피시술자의 피부로부터 분리된 상태로 이동될 수 있다. 다른 실시예에서, 카트리지가 피시술자의 피부에 접촉된 상태로 슬라이딩되면서 이동되도록 할 수도 있다. 여기서, 좌측 또는 우측이란 트랜스듀서(314)의 전진 또는 후진 운동을 기준으로 정의될 수 있다. 다만, 좌측 또는 우측으로의 이동이 트랜스듀서(314)의 전후진 선상에서 물리적으로 완벽한 직교방향만을 의미하는 것으로 한정되는 것은 아니다.

일실시예에서, 제1 버튼은 복수의 모드를 선택할 수 있도록 구비되고, 개시지점(PS)으로의 복귀, 종료지점(PE)으로의 복귀, 제1 동작의 반복, 제2 동작의 반복 등의 모드를 선택적으로 입력할 수 있도록 구현될 수도 있다. 뿐만아니라, 전술한 기준시간, 기준거리, 제1 동작 또는 제2 동작의 반복 횟수 등의 다양한 설정값들이 전술한 제어기(120) 등을 통해 입력되어 다양한 방식으로 시술이 수행되도록 할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시에에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는 구동수단이 가이드핀(316), 구동핀(215) 및 구동부(214)로 구현될 수 있으며, 가이드핀(316)과 구동핀(215)이 자력에 의하여 결합될 수 있는데, 이 경우 트랜스듀서(314)의 전진속도 또는 후진속도가 급격하게 변하게 되면 가이드핀(316)과 구동핀(215)의 사이가 분리될 수 있는 위험성이 존재한다. 이러한 위험성을 고려하여, 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는 트랜스듀서(314)의 전진 또는 후진 속도를 제어할 수 있으며, 이하에서 상세히 설명한다.

먼저, 독자의 이해를 돕고 중복되는 표현을 생략하기 위하여 아래와 같이 용어나 전제를 정의한다.

- 트랜스듀서(314)의 전진방향을 향하는 힘이 양의 힘이고 후진방향을 향하는 힘이 음의 힘

- Fm은 구동핀(215)과 가이드핀(316) 사이의 자력

- Fr1은 가이드핀(316)의 운동마찰력과 가이드핀(316) 및 트랜스듀서(314)의 전진시 작용하는 냉각유체에 의한 저항력의 합(만약 트랜스듀서(314) 등도 카트리지 내에서 소정의 구성요소에 마찰되면서 이동되는 경우라면 해당 마찰력도 포함될 수 있음)

- Fr2은 가이드핀(316)의 정지마찰력과 가이드핀(316) 및 트랜스듀서(314)의 후진시 작용하는 냉각유체에 의한 저항력의 합(만약 트랜스듀서(314) 등도 카트리지 내에서 소정의 구성요소에 마찰되면서 이동되는 경우라면 해당 마찰력도 포함될 수 있음)

- M은 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)의 총 질량(도 5의 M1 부분의 질량이며, 도시되지는 않았지만, 그 밖에 가이드 핀이나 트랜스듀서(314)와 결합되어 일체로 전진 또는 후진하는 다른 구성요소들이 있다면 해당 요소들의 질량도 포함될 수 있음)

트랜스듀서(314)를 전진시키다가 정지시키려면 구동핀(215)의 전진속도가 감소되어야 한다. 다시 말해서, 구동핀(215)에 후방을 향하는 힘이 인가되어야 한다는 것이다. 이렇게 구동핀(215)에 후방을 향하는 힘이 인가될 때의 가속도를 a1이라고 칭할 수 있다.

가이드핀(316) 및 트랜스듀서(314)는 카트리지 내부에서 이동하는 과정에서 운동마찰력 및 냉각유체에 의한 저항을 받게 된다. 이와 같이 트랜스듀서(314) 및 가이드핀(316) 등이 전진하면서 후방을 향해 인가되는 힘의 총 합을 저항력으로 볼 수 있으며 Fr1으로 약칭할 수 있다. 또한, 구동핀(215)에 후방을 향하는 힘이 인가되면, 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)는 전진하던 방향으로 계속 전진하려는 관성력을 받게 되며, 이 관성력은 -Ma1으로 표현될 수 있다.

한편, 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)가 전진하려는 힘이 구동핀(215)과 가이드핀(316) 사이의 자력 Fm 이상이 되면 가이드핀(316)과 구동핀(215)이 분리될 수 있다. 이렇게 가이드핀(316)과 구동핀(215)이 분리되면 트랜스듀서(314)가 정확한 위치에 정지되지 못하는 상황이 발생되며, 이러한 오차가 발생됨에도 불구하고 트랜스듀서(314)가 초음파를 발생시켜 열적 초점이 형성되면 시술의 균일성이 감소되고, 최악의 경우 열적 초점이 중첩됨에 따라 특정 부위가 과도하게 손상되어 안전성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는, 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)가 전진하려는 힘이 Fm 미만이 되도록 하여 전술한 문제들을 해결할 수 있다. 일실시예에서, 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)가 전진하려는 힘은, 관성력과 저항력의 합일 수 있다. 이 경우, 관성력 -Ma1과 저항력 Fr1의 합이 Fm보다 작도록 할 수 있다. 이를 위하여, -a1을 감소시키거나(즉, 천천히 감속되도록 하거나) Fm을 증가시킬 수 있다. 여기서, 전자석을 활용하는 경우가 아닌 한 Fm은 제조과정에서 결정되는 값이므로, 이미 제작된 카트리지와 시술 핸드피스(210) 상태에서는 증가나 감소가 어렵다. 그뿐만 아니라, 자력을 과도하게 증가시킬 경우, 자력에 의하여 의도하지 않은 부작용이 발생되거나 오작동이 발생될 우려도 있고, 제조원가도 증가하게 된다. 이러한 점을 고려할 때, -a1을 감소시켜 가이드핀(316)과 구동핀(215)의 분리현상을 방지하는 것이 여러모로 유리하다고 볼 수 있다. 다만, -a1을 과도하게 감소시킨다면 트랜스듀서(314)가 기준거리만큼 이동되는 시간이 과도하게 길어질 수 있으며, 그 결과 시술시간의 지연 및 시술자의 피로도 향상 등의 문제가 유발될 수 있다. 따라서, 제반 여건 하에서 구동핀(215)과 가이드핀(316)이 분리되지 않는 최대한의 속도로 구동핀(215)을 감속시킬 필요가 있으며, 본 발명의 일실시예에 따르면, 트랜스듀서(314)가 전진하다가 감속될 때의 가속도의 절대값 |a1|이 (|Fm|+|Fr1|)/M 미만이 되도록 제어수단이 제어함으로써 본 발명의 한 목적을 달성할 수 있게 된다.

도 6에는 트랜스듀서(314)가 개시지점(PS)에서 출발하여 전술한 제1 동작을 반복하는 과정에서 시간의 경과에 따른 트랜스듀서(314)의 속도(v) 및 개시지점(PS)으로부터 이격 거리(s)의 변화가 예시되어 있다.

도 6을 참조하면, 트랜스듀서(314)가 정지상태에서 전진방향으로 가속되는 구간 (0~t1), 트랜스듀서(314)의 가속이 완료되어 속도 V1으로 전진하는 구간(t1~t2), 트랜스듀서(314)가 감속되는 구간(t2~t3), 트랜스듀서(314)가 정지된 상태를 유지하는 구간(t3~t4), 정지상태에서 전진방향으로 가속되는 구간 (t4~t5), 트랜스듀서(314)의 가속이 완료되어 속도 V1으로 전진하는 구간(t5~t6), 트랜스듀서(314)가 감속되는 구간(t6~t7), 트랜스듀서(314)가 정지된 상태를 유지하는 구간(t7~t8)이 이해될 수 있을 것이다. 여기서, T1으로 표시된 구간에서 초음파가 발사될 수 있으므로, 전술한 기준시간을 T1으로 볼 수 있다. 다만, 제어 오차 등을 고려하여 T1에 약간의 여유시간을 더 포함시킬 수도 있다. 한편, 시간 별 이동거리의 변화를 나타낸 그래프에서 S2-S1이 전술한 기준거리를 의미할 수 있다는 점이 이해될 수 있을 것이다. 또한, 도 6에서는 각 구간에서 가속도가 일정하게 유지되는 것으로 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 정지된 상태에 있던 트랜스듀서(314)를 후진시키고자 할 경우, 구동핀(215)에 후방을 향하는 힘이 인가되어야 한다. 이렇게 구동핀(215)에 후방을 향하는 힘이 인가될 때의 가속도를 a1이라고 칭할 수 있다.

가이드핀(316) 및 트랜스듀서(314)는 정지상태에서 이동을 개시할 때 정지마찰력에 의한 저항을 받게 된다. 여기서, 가이드핀(316) 및 트랜스듀서(314)가 후진을 시작하면 정지마찰력이 아닌 운동마찰력에 의한 저항을 받게 되지만, 운동마찰력은 정지마찰력에 비하여 작으므로, 본 발명에서 트랜스듀서(314) 후진시의 운동마찰력은 고려하지 않아도 무방하다. 또한, 전진의 경우와 동일하게 가이드핀(316) 및 트랜스듀서(314)는 카트리지 내부에서 후진하는 과정에서도 냉각유체에 의한 저항을 받게 된다. 이와 같이 트랜스듀서(314) 및 가이드핀(316) 등이 후진하면서 전방을 향해 인가되는 힘의 총 합을 저항력으로 볼 수 있으며 Fr2으로 약칭할 수 있다. 또한, 구동핀(215)에 후방을 향하는 힘이 인가되면, 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)는 정지상태를 유지하려는 관성력을 받게 되며, 이 관성력은 -Ma1으로 표현될 수 있다.

한편, 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)를 후진시키려 할 때 전방을 향해 작용되고 있는 힘이 구동핀(215)과 가이드핀(316) 사이의 자력 Fm 이상이 되면 가이드핀(316)과 구동핀(215)이 분리될 수 있으며, 그로 인한 문제점은 전술한 바와 유사하다.

본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는, 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)를 후진시키려 할 때 전방을 향해 작용하는 힘이 Fm 미만이 되도록 하여 전술한 문제들을 해결할 수 있다. 일실시예에서, 가이드핀(316)과 트랜스듀서(314)를 후진시키려 할 때 전방을 향해 작용하는 힘은, 관성력과 저항력의 합일 수 있다. 이 경우, 관성력 -Ma1과 저항력 Fr2의 합이 Fm보다 작도록 할 수 있다. 이를 위하여, -a1을 감소시키거나(즉, 후방으로의 속력이 천천히 증가되도록 하거나) Fm을 증가시킬 수 있으나, 전술한 바와 같이 -a1을 감소시켜 가이드핀(316)과 구동핀(215)의 분리현상을 방지하는 것이 여러모로 유리하다고 볼 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 구동핀(215)과 가이드핀(316)이 분리되지 않는 최대한의 속도로 구동핀(215)을 후진방향으로 가속시킬 필요가 있으며, 본 발명의 일실시예에 따르면, 트랜스듀서(314)가 정지상태에서 후진할 때의 가속도의 절대값 |a1|이 (|Fm|-|Fr2|)/M 미만이 되도록 제어수단이 구동부(214)를 제어함으로써 목적을 달성할 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)는 탄성부재(316e)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 탄성부재(316e)는 트랜스듀서(314)가 후진되는 방향을 향하는 탄성력을 가이드핀(316)에 제공할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 가이드핀(316)이 아니더라도 트랜스듀서(314)와 함께 일체로 이동되는 구성요소라면 탄성부재(316e)에 의한 탄성력이 인가되도록 할 수 있다.

본 실시예에 따르면 가이드핀(316)과 구동핀(215) 사이의 결합력이 전술한 실시예에 비하여 상대적으로 크므로, 트랜스듀서(314)가 신속하게 전진 또는 후진하는 상황에서도 가이드핀(316)과 구동핀(215)이 분리될 위험성이 낮아진다. 다만, 본 실시예에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)에서 트랜스듀서(314)를 전진시키는 경우에는 탄성력을 상쇄시킬 수 있는 정도의 힘이 제공되어야 하므로 구동부(214)의 부하가 상대적으로 커진다는 단점이 있다.

지금까지 본 발명에 따른 집속 초음파 시술 장치(10)에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다. 그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 집속 초음파 시술 장치
12 : 열적 병변
100 : 장비 본체
110 : 표시기
120 : 제어기
200 : 핸드피스 어셈블리
210 : 시술 핸드피스
212 : 손잡이부
214 : 구동부
215 : 구동핀
215c : 제1 결합부
215-1 : 통공
215-2 : 식별표지
216-1 : 발광부
216-2 : 수광부
216-3 : 복합광센서
220 : 연결 케이블
300 : 카트리지 세트
310 : 제1 카트리지
314 : 트랜스듀서
316 : 가이드핀
316c : 제2 결합부
316e : 탄성부재
317 : 가이드레일
318 : 투과부재
319-1 : 자력센서
319-2 : 카메라
320 : 제2 카트리지
330 : 제3 카트리지

Claims (13)

  1. 시술자의 조작을 위한 시술 핸드피스;
    상기 시술 핸드피스에 탈부착되고 내부에 냉각유체가 충진되는 카트리지;
    상기 카트리지 내부에 구비되어 초음파를 발생시키는 트랜스듀서;
    상기 트랜스듀서를 전진 또는 후진시키는 구동수단;
    상기 트랜스듀서의 위치를 감지하는 위치감지수단; 및
    상기 위치감지수단으로부터 상기 트랜스듀서의 위치를 전송받고, 상기 구동수단의 작동 및 상기 트랜스듀서의 초음파 발생을 제어하는 제어수단;
    을 포함하되, 상기 제어수단은 상기 트랜스듀서가 미리 정해진 기준거리 만큼 전진 또는 후진되면 상기 트랜스듀서가 정지되도록 상기 구동수단을 제어하고,
    상기 구동수단은,
    상기 시술 핸드피스에 구비되는 구동부;
    상기 구동부에 의하여 전진 또는 후진되는 구동핀; 및
    상기 트랜스듀서와 결합되며 상기 카트리지 내부에서 전진 또는 후진되는 가이드핀을 포함하되, 상기 구동핀의 일단과 상기 가이드핀의 일단이 접촉되고,
    상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 상기 기준거리만큼 전진한 뒤 정지하여 미리 정해진 기준시간 동안 초음파를 발생시키는 제1 동작이 반복되도록 상기 구동수단 및 상기 트랜스듀서를 제어하고,
    상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 개시지점에 위치되어 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 상기 제1 동작을 반복 수행하다가, 상기 트랜스듀서가 종료지점에 위치되면 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 초음파 발생 및 이동이 중단되도록 상기 구동수단 및 상기 트랜스듀서를 제어하고,
    상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 상기 기준거리만큼 후진한 뒤 정지하여, 상기 기준시간 동안 초음파를 발생시키는 제2 동작이 반복되도록 상기 구동수단 및 상기 트랜스듀서를 제어하고,
    상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 상기 종료지점에 위치되어 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 상기 제2 동작을 반복 수행하다가, 상기 트랜스듀서가 상기 개시지점에 위치되면 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 초음파 발생 및 이동이 중단되도록 상기 구동수단 및 상기 트랜스듀서를 제어하고,
    상기 구동핀과 상기 가이드핀은 자력에 의하여 서로 결합되고,
    상기 제어수단은 상기 트랜스듀서가 전진하다가 감속될 때, 하기 (수식 1)을 만족하도록 상기 구동수단을 제어하고,
    상기 제어수단은 상기 트랜스듀서가 정지상태에서 후진할 때, 하기 (수식 2)를 만족하도록 상기 구동수단을 제어하는, 집속초음파 시술 장치.
    (수식 1)
    |a1| < (|Fm|+|Fr1|)/M
    (수식 2)
    |a2| < (|Fm|-|Fr2|)/M
    (a1: 상기 트랜스듀서가 전진하다가 감속될 때 가속도, a2: 상기 트랜스듀서가 정지상태에서 후진할 때 가속도, Fm: 상기 구동핀과 상기 가이드핀 사이의 자력, Fr1: 상기 가이드핀의 운동마찰력과 상기 가이드핀 및 상기 트랜스듀서의 전진시 작용하는 상기 냉각유체에 의한 저항력의 합, Fr2: 상기 가이드핀의 정지마찰력과 상기 가이드핀 및 상기 트랜스듀서의 후진시 작용하는 상기 냉각유체에 의한 저항력의 합, M: 상기 가이드핀과 상기 트랜스듀서의 총 질량).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서가 후진되는 방향으로의 탄성력을 상기 가이드핀에 인가하는 탄성부재를 더 포함하는 집속 초음파 시술 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동핀을 관통하는 통공이 미리 정해진 간격으로 구비되고,
    상기 위치감지수단은,
    상기 시술 핸드피스에 구비되며 상기 구동핀에 빛을 조사하는 발광부; 및
    상기 시술 핸드피스에 구비되며 상기 통공을 통과한 빛을 감지하는 수광부;
    를 포함하는 집속 초음파 시술 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동핀 상에 미리 정해진 간격으로 식별표지가 구비되고,
    상기 위치감지수단은,
    상기 시술 핸드피스에 구비되며 상기 구동핀에 빛을 조사하는 발광부; 및
    상기 시술 핸드피스에 구비되며 상기 구동핀에 반사된 빛을 감지하는 수광부;
    를 포함하는 집속 초음파 시술 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치감지수단은 자기장의 변화를 감지하는 자력센서를 포함하는 집속 초음파 시술 장치.
  12. 시술자의 조작을 위한 시술 핸드피스;
    상기 시술 핸드피스에 탈부착되며, 집속 초음파를 발생시키는 트랜스듀서가 내장된 카트리지;
    상기 트랜스듀서를 전진 및 후진시키는 구동수단;
    상기 트랜스듀서의 위치를 감지하는 위치감지수단; 및
    상기 위치감지수단으로부터 상기 트랜스듀서의 위치를 전송받고, 상기 구동수단의 작동 및 상기 트랜스듀서의 집속 초음파 발생을 제어하는 제어수단을 포함하되,
    상기 제어수단은 상기 트랜스듀서의 전진과 후진 동작 모두에 집속 초음파를 발생시키는 트랜스듀서 양방향 초음파 조사 제어 시퀀스를 포함하고,
    상기 구동수단은,
    상기 시술 핸드피스에 구비되는 구동부;
    상기 구동부에 의하여 전진 또는 후진되는 구동핀; 및
    상기 트랜스듀서와 결합되며 상기 카트리지 내부에서 전진 또는 후진되는 가이드핀을 포함하되, 상기 구동핀의 일단과 상기 가이드핀의 일단이 접촉되고,
    상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 기준거리만큼 전진한 뒤 정지하여 미리 정해진 기준시간 동안 초음파를 발생시키는 제1 동작이 반복되도록 상기 구동수단 및 상기 트랜스듀서를 제어하고,
    상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 개시지점에 위치되어 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 상기 제1 동작을 반복 수행하다가, 상기 트랜스듀서가 종료지점에 위치되면 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 초음파 발생 및 이동이 중단되도록 상기 구동수단 및 상기 트랜스듀서를 제어하고,
    상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 기준거리만큼 후진한 뒤 정지하여, 상기 기준시간 동안 초음파를 발생시키는 제2 동작이 반복되도록 상기 구동수단 및 상기 트랜스듀서를 제어하고,
    상기 제어수단은, 상기 트랜스듀서가 상기 종료지점에 위치되어 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 상기 제2 동작을 반복 수행하다가, 상기 트랜스듀서가 상기 개시지점에 위치되면 상기 기준시간 동안 초음파를 발생한 뒤 초음파 발생 및 이동이 중단되도록 상기 구동수단 및 상기 트랜스듀서를 제어하고,
    상기 구동핀과 상기 가이드핀은 자력에 의하여 서로 결합되고,
    상기 제어수단은 상기 트랜스듀서가 전진하다가 감속될 때, 하기 (수식 1)을 만족하도록 상기 구동수단을 제어하고,
    상기 제어수단은 상기 트랜스듀서가 정지상태에서 후진할 때, 하기 (수식 2)를 만족하도록 상기 구동수단을 제어하는, 집속초음파 시술 장치.
    (수식 1)
    |a1| < (|Fm|+|Fr1|)/M
    (수식 2)
    |a2| < (|Fm|-|Fr2|)/M
    (a1: 상기 트랜스듀서가 전진하다가 감속될 때 가속도, a2: 상기 트랜스듀서가 정지상태에서 후진할 때 가속도, Fm: 상기 구동핀과 상기 가이드핀 사이의 자력, Fr1: 상기 가이드핀의 운동마찰력과 상기 가이드핀 및 상기 트랜스듀서의 전진시 작용하는 냉각유체에 의한 저항력의 합, Fr2: 상기 가이드핀의 정지마찰력과 상기 가이드핀 및 상기 트랜스듀서의 후진시 작용하는 냉각유체에 의한 저항력의 합, M: 상기 가이드핀과 상기 트랜스듀서의 총 질량).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서 양방향 초음파 조사 제어 시퀀스는,
    상기 카트리지가 시술 대상자의 피부 중 제1 위치 상에서, 상기 트랜스듀서가 전진 운동하면서 상기 집속 초음파를 발생시키는 제1 트랜스듀서 동작시퀀스; 및
    상기 카트리지가 시술 대상자의 피부 중 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치 상에서, 상기 트랜스듀서가 후진 운동하면서 상기 집속 초음파를 발생시키는 제2 트랜스듀서 동작 시퀀스를 포함하는 집속 초음파 시술 장치.
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