KR102056014B1

KR102056014B1 - Hifu 스킨케어 디바이스용 카트리지

Info

Publication number: KR102056014B1
Application number: KR1020180123868A
Authority: KR
Inventors: 하동훈
Original assignee: (주)메딕콘
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2019-12-16

Abstract

본 발명은 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지 및 이 카트리지를 장착하여 사용하는 스킨케어 디바이스에 관합니다.
본 발명의 카트리지의 제어부가 설치되어 있는 PCB는 카트리지 하우징 외부의 배면돌출부에 설치되어, 본체에 장착될 때 PCB의 커넥터 단자부가 본체의 헤드 부분에 설치된 커넥터가 서로 전기적으로 연결됩니다. 또한 카트리지 내부의 제1챔버에는 피에조 모터를 포함한 초음파 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치가 설치되며, 이 제1챔버와 연통되면서 제1챔버보다 폭이 좁게 정면을 향해 돌출한 제2챔버의 내부에는 초음파 트랜스듀서의 하우징이 위치하고, 제2챔버의 외부 돌출 표면이 오브젝트와 면 접촉하는 작용부로 이루어집니다.
동작 상태에서 1 Shot당 HIFU 트랜스듀서가 압전 모터에 의해 선형으로 이동하면서 복수의 초음파를 조사하여 오브젝트에 복수의 초음파 초점 영역을 형성하도록 해서 피부미용 효과를 거둡니다. 본 발명에서는 특히 피에조 모터(216)가 카트리지(200) 내부에 설치됩니다.

Description

HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지{THE CARTRIGE FOR HIGH INTENSITY FOCUSED ULTRASONIC SKIN CARE DEVICE}

본 발명은 초음파를 이용한 스킨케어 디바이스에 관하며, 특히 고강도 집속형 초음파(High Intensity Focused Ultrasonic: HIFU)를 이용해서 피부 미용 및 치료적 목적의 처치를 도모하는 디바이스 관련 기술에 관한다.

HIFU 디바이스는 강력 집속 초음파를 이용해서 인체에 직접적으로 열을 가하는 특성이 있다. 종래 HIFU 디바이스는 고강도(집속 영역 강도 1000W/cm² 이상)의 초음파를 한 초점에 집속하여 종양 조직을 괴사(necrosis) 혹은 제거(ablation)함으로써, 간암, 자궁암, 유방암 등의 암을 치료하는 장비로 알려졌다. HIFU 장비를 이용한 치료 방법은 비침습적 방법으로 외과적 수술 방법에 비하여 환자의 회복 속도가 빠르며 안전하다는 인식으로 인해 그 수요가 늘어나는 추세이다.

초음파는 인체조직을 통과할 때에는 해롭지 않으나, 초점을 형성하는 고강도의 초음파는 조직의 종류에 상관없이 괴사를 일으킬 수 있을 만큼 충분한 에너지를 발생한다. HIFU 디바이스는 전기 에너지를 초음파 주파수 범위의 기계적 진동 에너지로 변환시키는 초음파 트랜스듀서의 선형/회전 운동을 통해 신체의 타깃 초점에 고강도의 에너지를 집속시키는 것이 중요하며, 그러므로 트랜스듀서의 정확한 운동제어가 필요하다. 초점거리, 초점 위치의 정확도, 조사시간, 초점영역에서의 온도 등도 중요한 요소이다. 그리고 이들 요소에 대한 연구와 기술은 많이 발전되어 왔다.

위와 같은 HIFU 기술은 다양하게 응용되고 있다. 종양 조직에 대한 치료 목적뿐만 아니라, 주름개선 등의 피부 미용과 비만 치료 목적으로도 사용되고 있다. 그런 예로서 하기의 특허문헌 1는 장비 본체에 연결해서 사용하는 HIFU 시술 핸드피스를 개시하고 있다.

그런데 하기 특허문헌 1의 HIFU 시술 핸드피스는 병원에서 사용하는 고가의 장비와 연결돼서 사용하는 것으로 고강도 초음파를 시술 대상자의 피부에 가하기 위한 전력을 장비 본체로부터 공급받기 때문에 휴대해서 사용할 수 없다는 문제점이 있었다. 따라서 시술자는 그런 장비가 있는 병원까지 가야만 하는 불편함을 겪어야 했다.

또한 카트리지 외부에 설치되는 모터로 카트리지 내부에 있는 트랜스듀서를 구동하는 구조로 소비전력이 커지며 모터 구동에 따라 발생하는 열 때문에 방열대책이 까다로운 단점도 있었다.

본 발명의 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해 매우 오랜 기간 연구하고 노력하여 기술개발을 한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

[선행특허문헌]

특허문헌 1. 대한민국 공개특허 제10-2016-0144755호

본 발명의 목적은 HIFU 기술을 사용자의 피부(이하 "오브젝트"라고 칭한다)를 리프팅하고 오브젝트의 주름을 제거할 수 있는 스킨케어 디바이스에 착탈해서 사용할 수 있는 카트리지를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 HIFU 스킨케어 디바이스의 카트리지 외부(본체 내부)가 아닌 내부(본체 외부)에 트랜스듀서의 구동에 관한 저전력의 기계적 메커니즘을 완성함으로써 정밀한 성능을 보장하고, 카트리지를 여러 번 교체하더라도 성능이 유지되는 (오히려 더 좋아지는) HIFU 스킨케어 디바이스를 제공함에 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

본 발명의 제1국면은 본체의 헤드 부분에 장착해서 사용되며 본체와 분리 가능한 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지로서:

상기 카트리지의 제어부가 설치되어 있는 PCB는 카트리지 하우징 외부의 배면돌출부에 설치되어, 상기 본체에 장착될 때 상기 PCB의 커넥터 단자부가 상기 본체의 헤드 부분에 설치된 커넥터가 서로 전기적으로 연결되며, 상기 카트리지 내부의 제1챔버에는 피에조 모터를 포함한 초음파 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치가 설치되며, 상기 제1챔버와 연통되면서 상기 제1챔버보다 폭이 좁게 정면을 향해 돌출한 제2챔버의 내부에는 상기 초음파 트랜스듀서의 하우징이 위치하고, 상기 제2챔버의 외부 돌출 표면이 오브젝트와 면 접촉하는 작용부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 어느 실시에에 따른 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지에 있어서, 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버는 서로 연통되어 증류수를 수용하는 탱크 역할을 수행하며, 상기 제1챔버의 상기 배면돌출부에 대응되는 입구에는 실링 부재가 더 설치되어 있는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 어느 실시에에 따른 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지에 있어서, 상기 작용부의 중앙에는 고강도 초음파가 오브젝트에 조사되는 윈도우가 설치된다.

또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시에에 따른 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치는 상기 초음파 트랜스듀서와 결합되는 이송자 모듈을 포함하며, 상기 이송자 모듈의 상단에 설치되는 이송자의 중앙 홀에 상기 피에조 모터와 연결되는 카본 축이 관통하고, 상기 중앙 홀을 기준으로 두 조각으로 분리되는 한 쌍의 이송자 조각에 각각 설치되는 이송자 고정 홀과 이송자 고정 가이드가 서로 대향해서 결합하며, 이송자의 오목부에 이송자 고정 러버가 끼워져서 이송자가 상기 카본 축에 설치되는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시에에 따른 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지에 있어서, 상기 카트리지가 상기 본체에 장착될 때 상기 PCB에 설치되는 카트리지 제어부는 상기 본체에 내장된 본체 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 카트리지 제어부는 상기 피에조 모터의 위치 데이터 및 피부 접촉 데이터를 상기 본체 제어부로 전송하는 구성이다.

또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시에에 따른 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지에 있어서, 상기 카트리지가 상기 본체에 장착될 때 상기 PCB에 설치되는 카트리지 제어부는 상기 본체에 내장된 본체 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 본체 제어부가 상기 초음파 트랜스듀서의 구동에 필요한 모터 드라이버 및 HIFU 드라이버를 제어하는 구성이다.

또한 본 발명의 제2국면은 위와 같은 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지가 장착된 HIFU 스킨케어 디바이스를 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 휴대용으로 HIFU 기기를 사용할 수 있어서 언제든 어디에서든 편리하게 피부 리프팅을 할 수 있다는 효과가 있다. 사용자들은 개인용으로 미용기기를 사용할 수 있기 때문에 피부주름을 개선하면서 편리하게 피부관리를 할 수 있다. 또한 병원이나 전문 피부관리 샵에서도 사용할 수 있음은 물론이다.

또한, 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스의 카트리지 외부(본체 내부)가 아닌 내부(본체 외부)에 트랜스듀서의 구동에 관한 기계적 메커니즘을 완성함으로써 정밀한 성능을 보장하고, 카트리지를 여러 번 교체하더라도 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스의 성능이 유지되거나 카트리지 교체로 개선될 수 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스(1)의 외부 구성을 나타낸다.
도 2는 도 1의 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스(1)를 본체(100)와 카트리지(200)가 분리된 상태에서 크래들(300)과 함께 나타낸 도면이다.
도 3은 도2의 본체(100)와 카트리지(200)를 반대 방향에서 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 카트리지(200)의 구성을 여러 각도에서 바라본 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 절단면을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 피에조 모터(216)와 이송자(202)의 관계를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 카트리지(200)의 초음파 트랜스듀서(201)의 선형 동작의 원리를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스의 피부 미용을 도모하는 동작 원리를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스의 내부 전자적 구성의 예를 나타내었다.
도 11은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스의 제 1 MCU(151) 및 제 2 MCU(152)의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스의 크레들 LED 모듈(30)과 카트리지 모듈(20)의 내부 구성예를 나타내는 블록도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스(1)의 외부 구성을 나타낸다. 본체(100)와 카트리지(200)가 결합된 상태이다. 그런데 도 1은 실시예는 내부 배터리를 충전하여 사용하는 휴대용 디바이스를 나타내지만, 본 발명의 스킨케어 디바이스용 카트리지가 반드시 휴대용 본체에만 사용되는 것으로 제한 해석될 수는 없다. 본 발명의 스킨케어 디바이스용 카트리지가 청구항에 기재되어 있는 기능/구성/구조에 의해 구현되는 것이라면 다양한 물리적/전자적 구성의 본체와 착탈하여 사용될 수 있음을 첨언한다. 예컨대 상용전원을 연결해서 사용하는 핸드 피스가 본체가 될 수 있다.

본 명세서에서 도시되어 있는 형태와 이하에서 설명되는 구성은 하나의 바람직한 실시예라는 점을 감안하자. 본 발명의 스킨케어 디바이스용 카트리지의 원리와 구성을 설명하려면, 먼저 본체 구성과 함께 설명해야 하기 때문에 본체에 대한 실시예가 필요했던 것이다.

도시되어 있는 것처럼, 내부에 제어기에 설치되어 있는 본체(100) 외부는 사용자가 손으로 잡고 사용하기 편리한 물리적인 구조로 되어 있다. 바람직하게는, 길이는 200~250mm, 폭은 60~80mm, 카트리지(200)가 장착되어 있는 상태에서의 두께는 50~80mm인 것이 좋다. 케이스 재질은 ABS, PC 등의 플라스틱 부재로 이루어져 있으며 실링 부재로 실리콘을 사용할 수 있다

본체(100)의 표면에는 전원 버튼(101)이 구성된다. 전원 버튼(101)이 설치된 표면과 같은 표면에 디스플레이(105)가 설치되어 있다. 그리고 측면에는 초음파 세기를 강/중/약으로 스텝을 조절하는 스텝 버튼(103)이 설치되어 있다.

전원 버튼(101)을 0.5초 이상 누르면 부저음과 함께 디스플레이(105)가 켜진다. 디스플레이(105)에는 본 발명의 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스(1)의 다양한 상태가 숫자/문자/기호/아이콘/그림 등으로 표시될 수 있다.

전원 버튼(101) 및 스텝 버튼(103)의 조작과, 배터리 상태 등에 따라 디스플레이(105)가 어떻게 표시되는지를 설명함으로써, 본 발명의 기능과 동작이 어떻게 이루어지는지 알 수 있다. 그러므로 이에 대해 예시적으로 상세히 설명한다.

앞에서 설명한 것처럼, 전원 버튼(101)을 0.5초 이상 누르면 디바이스는 부팅되고 부저음과 함께 디스플레이(105)를 통해 상태표시가 점등된다. 바람직하게는 전원 ON시 상태표시 점등은 사용자가 사용할 수 있는 Shot 수가 표시되도록 한다.

본 발명에서 1SHOT이란 카트리지(200)에 장착된 초음파 조사 동작 동안 모터가 1mm 간격 주기로 10mm 거리를 이동하여 다시 원점으로 돌아오는 초음파 조사 이벤트를 뜻하며, "SHOT 수"라 함은, 이런 고강도의 초음파를 조사한 이벤트의 개수를 뜻한다. 전원이 ON된 상태에서 전원 버튼(101)을 수초 이상 (예컨대 3초) 누르면 부저음과 함께 전원 오프 상태표시로 변경되면서 전원이 오프된다.

본체(100) 내부에 있는 배터리가 방전되면 디스플레이(105)의 배터리 아이콘이 방전되었음을 나타내도록 표시되고, 수초 간격으로 부저음을 내보내며 사용자에게 충전하라고 경고한다. 충전용 크래들(도 2의 300)에 본체(100)를 거치한 후, 충전용 크래들 입력단에 어댑터 연결시에는 충전중임을 나타내도록 디스플레이(105)가 점등된다.

사용자가 동작 모드로 사용하는 방법은 이러하다. 도 1의 본체(100)를 파지한 다음에, 카트리지(200)의 헤드 부위를 사용하고자 하는 오브젝트에 완전히 밀착한 후에, 전원 버튼(101)을 짧게 1번 누르면 부저음과 함께 SHOT 아이콘이 표시 점등되고, 모터 구동과 함께 초음파가 조사되며, 표시창에 사용한 사용 횟수가 숫자로 표시된다. 이러한 동작 모드에서, 사용자는 미리 스텝 버튼(103)을 이용해서 초음파 세기를 강/중/약으로 조절할 수 있다. 이러한 초음파 세기는 디스플레이(105)를 통해 아이콘으로 표시될 수 있다.

카트리지(200)의 교환주기가 되면 디스플레이(105)에 "CHANGE"라는 글자가 표기되어 점등되고, 사용자에게 카트리지 교환을 안내한다. 바람직한 실시예에서, 본 발명의 카트리지 최대 사용 횟수는 10,000shot이다. 더 적게 혹은 더 많이 사용될 수도 있다.

도 2는 크래들(300)을 포함해서, HIFU 스킨케어 디바이스(1)의 구성을 분리해서 나타내었다.

HIFU 트랜스듀서가 내장된 카트리지(200)는, 도시되어 있는 것처럼, 본체(100)의 헤드 부분의 아래쪽 수용부에 장착하고 분리된다. 카트리지(200)를 본체 헤드 수용부에 끼워 장착하면 카트리지(200) 커넥터 단자부(210)가 본체 커넥터부와 전기적인 접촉을 형성한다. 카트리지(200)에는 고강도 집속 초음파 조사 시의 매질 역할을 하는 증류수를 보관하고 있으며, 이 증류수가 혹시 발생할지도 모를 과열 현상을 냉각시키는 기능도 수행한다. 그러므로 카트리지(200)의 표면에는 증류수 투입구(205)가 설치되어 내부의 밀폐된 증류수 탱크(미도시)와 연결되어 있다.

크래들(300)에는 어댑터를 연결하여 충전할 수 있는 충전부(320)가 설치된다. 이 충전부(320)는 바람직하게는 Micro 5pin USB 충전 커넥터로 구성될 수 있다. 카트리지(200)가 본체(100) 헤드에 장착된 상태에서, 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스의 충전과 거치를 위해 크래들(300)에 결합할 수 있다. 카트리지(200) 헤드를 크래들(300)의 거치 홈(310)에 끼운다. 그러면 거치 홈(310)에 내장된 UV 램프(미도시)가 점등되면서 카트리지(200) 헤드 부분을 UV로 소독함과 동시에, 크래들 충전단자(307)를 통해 본체(100) 내부의 배터리를 충전한다(크래들 충전단자(307)는 도 3의 본체 충전단자(107)와 전기적으로 연결된다). 그때 본체(100) 디스플레이(105)를 통해 충전상태가 표시된다.

크래들(300)과 본체(100)가 서로 결합된 상태에서 분리되기 전에는 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스(1)는 동작하지 않는다.

도 3은 본체(100)와 카트리지(200)를, 도 2와는 반대 방향에서 바라본 도면이다. 본체(100)의 헤드 수용부(109) 개구를 통해 카트리지(200)를 장착한다. 그러면 도 2에서 도시된 카트리지 커넥터 단자부(210)와 본체의 커넥터 단자부(110)가 전기적인 컨택을 형성함으로써 본체의 제어부가 카트리지의 내부 모듈을 제어할 수 있게 된다.

카트리지(200)에서 조사되는 고강도 집속 초음파는 작용부의 카트리지 윈도우(220)를 통해 오브젝트에 전달된다.

한편, 사용자는 카트리지 교환버튼(212)를 눌러서 카트리지(200)를 본체(100)에서 분리할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 카트리지(200)의 구성을 다섯 가지 방향에서 입체적으로 나타내었다. 도 4(c)가 배면이 된다.

카트리지(200)의 PCB(250)에는 내부 전자 요소들(미도시)을 포함한 제어부가 설치되어 있으며, 카트리지 커넥터 단자부(210)가 외부로 노출되어 있다. 이 PCB(250)는 카트리지(200) 하우징 외부의 배면돌출부(240)에 설치된다. 배면돌출부(240)는 카트리지(200) 배면 외부 표면에서 돌출하여 형성되는데, PCB(250)가 끼워지도록 PCB(250) 두께만큼의 수용홈(미도시)이 마련되어 있다. 그리고 배면돌출부(240)의 수용홈에 PCB(250)를 장착한다. 그리고 PCB(250)와 전기적으로 연결된 케이블이 하우징 내부에 위치하는 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치와 연결된다.

카트리지(200)의 배면 반대방향으로 2개의 챔버가 설치된다. 제1챔버(291)와 제2챔버(292)는 서로 연통되어 있으며, 증류수를 수용하는 탱크 역할을 한다. 제1챔버(291)에는 피에조 모터(216)를 포함한 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치가 설치된다. 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치는 후술하는 이송자, 이송자 모듈을 포함한다.

하우징의 외부 정면이 작용부가 되는 제2챔버(292)는 제1챔버(291)보다 폭이 좁게 정면을 향해 돌출한다. 이 외부 돌출 표면이 작용부가 되며, 오브젝트와 면 접촉한다. 제2챔버(292) 안에는 HIFU 트랜스듀서의 하우징이 위치한다.

상기 제1챔버(291)의 배면돌출부에 대응되는 입구에는 상기 챔버들(291, 292) 안에 수용되어 있는 증류수가 바깥으로 누설되지 않도록 실링하는 실링 부재(207)가 끼워져 있다.

도 5는 도 4의 카트리지(200)의 중앙 부분을 배면에서 정면 반향으로 절단한 다음 나타내는 분리 사시도이며, 도 6은 도 5의 분리 사시도를 결합한 단면도이다.

도 5 및 도 6을 통해서 카트리지(200) 내부의 구성과 실링 부재(207)의 설치 방법 및 위치를 용이하게 파악할 수 있다. 또한 배면돌출부(204)와 PCB(250)의 구성도 정확하게 이해할 수 있다.

증류수 투입구(205)는, 바람직하게는 주사기를 이용해서 증류수 투입이 실시되기 때문에 작은 구멍이어도 충분하고, 더욱 정확하게는 대략 직경 1~3mm 볼트를 이용하여 개폐할 수 있는 너트가 설치된다. 또한 이 증류수 투입구(205)에 방수 러버(205a)가 끼워지는 것이 좋다.

또한 배면 하우징을 전면 하우징과 결합하기 위한 체결 너트(206)가 6개 설치되는 것이 좋다(도 5에서는 카트리지(200) 하우징의 절반만 도시되었으므로 체결 너트(206)가 3개만 보인다).

초음파 트랜스듀서(201)는 이송자 모듈(211)과 결합되어 있다. 그러므로 이송자 모듈(211)이 움직임에 수반하여 초음파 트랜스듀서(201)의 위치가 변경된다. 이송자 모듈(211)의 상부에서 이송자(202)가 이송자 고정 러버(214)에 의해 피에조 모터(216)와 연결되는 카본 축(215)에 설치된다. 이송자 모듈 고정부(217)는 카본 축(215)보다 위에 설치되며, 이송자 모듈(211)의 상단은 이송자 모듈 고정부(217)에 연결된다. 이송자 감지 센서(213)가 이송자의 위치를 감지한다.

피에조 모터(216)가 구동되면 이송자(202)가 정해진 위치로 변위하며, 그에 따라 초음파 트랜스듀서(201)의 위치가 결정된다. 한편, 초음파 트랜스듀서(201)에서 오브젝트를 향해 조사되는 고강도 초음파는 작용부 중앙에 설치되는 윈도우(203)를 통과하게 되는데, 이 윈도우(203)에는 폴리이미드 또는 플리메틸펜텐 등의 초음파 투과 필름이 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 피에조 모터(216)와 이송자(202)의 관계를 예시적으로 나타낸다. 도 7(a)는 한쪽 끝에 피에조 모터(216)가 설치된 카본 축(215)에 이송자(202)가 설치된 상태를, 도 7(b)는 이송자(202)의 내부 구성에 대한 이해를 돕기 위해 각 부재가 분리되어 있는 상태를, 도 7(c)는 각 부재가 결합된 상태의 이송자(202)의 평면 구성을 나타낸다.

본 발명의 실시예에서 이송자(202)의 중앙으로는 피에조 모터(216)에 의해 발송되는 변위를 이송자(202)에 선형적으로 전달하는 카본 축(215)이 관통하는 구조로 되어 있다. 즉, 이송자(202)의 중앙은 카본 축(215)이 관통하는 홀로 구성된다. 이 홀을 기준으로 이송자(202)의 몸체는 도시되어 있는 것처럼 두 조각으로 서로 분리될 수 있으며, 또한 서로 끼워져서 카본 축(215)에 설치된다.

서로 대향하는 한 쌍의 이송자 조각에는 각각 볼록한 이송자 고정 가이드(202a)와 오목한 이송자 고정 홀(202b)이 설치되어 있다. 제1이송자 조각의 이송자 고정 가이드(202a)는 제2이송자 조각의 이송자 고정 홀(202b)에 끼워진다. 마찬가지로 제1이송자 조각의 이송자 고정 홀(202b)에는 제2이송자 조각의 이송자 고정 가이드(202a)가 삽입됨으로써 각각의 이송자 조각이 결합하여 하나의 이송자(202)를 구성한다. 이때, 이송자의 전후 단부의 중앙에 원형 오목부가 형성될 수 있도록, 각 이송자 조각의 몸체에는 단면이 반원인 오목부가 설치된다. 그리고 그 오목부에 이송자 고정 러버(214)가 끼워짐으로써 이송자(202)의 일체화된 결합이 완성된다.

위와 같은 구성을 통해서 본 발명의 카트리지(200) 내부에서 초음파 트랜스듀서(201)가 선형으로 이동하는 메커니즘이 완성된다. 도 8을 살펴보자.

초음파 트랜스듀서(201)는 동작을 개시하면 도 8(a)의 초기 위치에서 도 8(b), 도 8(c)의 위치로 선형적으로 이송된다. 피에조 모터(216)가 구동하면 초음파 트랜스듀서(201)는 카본 축(215)을 통해 1mm씩 이동한다. 그러면 초음파 트랜스듀서(201)를 통해 만들어지는 초음파 초점(F)의 위치 또한 변경되며, 따라서 오브젝트에 형성되는 초음파 초점 영역도 변경된다. 그렇게 고강도 집속 초음파를 조사하고, 또한 초음파 초점(F)의 위치를 바꿈으로써 피부 미용효과를 거둔다.

도 9에 도시된 것처럼, 초음파 트랜스 듀서(201)를 통해 조사되는 고강도 초음파가 집속되는 초점(F)는 오브젝트의 피부층(S) 중 초음파 초점 영역(S1)에만 초점을 형성한다. 본 발명에서는 특히 1Shot 동안에, 총 10회 초음파를 조사하도록 설정될 수 있다. 1mm 당 1회씩 조사하고, 그럴 때마다 모터 구동을 통해 1mm씩 이동함으로써 1Shot 동안에 10mm의 초점영역이 형성된다.

즉, 초음파 초점 영역(S1) 피부 조직에서만 고강도 초음파가 가해져서, 예컨대 65~100℃ 열에 의한 상처가 생긴다. 이와 같이 피부 조직에 자극을 주고, 인체가 그 자극에 자연스럽게 반응하도록 함으로써 주름뿐 아니라 피부 탄력 향상을 도모할 수 있다. 한편 고강도 초음파 집속의 원리상 초음파 트랜스듀서(201)의 윈도우와 접촉하는 오브젝트의 표피에는 아무런 상처를 남기지 않는다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스 안에 내장된 전자적 구성에서 전력 라인의 블록 다이어그램을 일 예시로서 나타낸다.

본 발명의 카트리지가 장착된 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스는 3종의 MCU(151, 152, 251)를 사용한다.

USB 커넥터(13)를 통해 기기 메인보드 안으로 들어오는 5V|2A DC 전력은 제 1 MCU(151)에 의해 충전용 전력으로 스텝업되고, 제 2 MCU(152)의 충전 제어를 받으면서 배터리(14)를 충전한다. 본 발명의 배터리(14)는 DC 7.4V/2500mAh 규격의 충전용 리튬 이온 배터리를 사용했다. 바람직하게는 2개의 배터리를 연결해서 사용한다.

전술한 것처럼, 본체를 크래들 위에 거치해서 충전하고 있는 동안에는 본 발명의 기기는 동작하지 않는다. 본체를 크래들에서 분리한 다음에 스위치(15)가 온 됨으로써 배터리(14)의 전원이 각 전자 요소에 공급된다.

배터리(14)의 전력은 세 개로 분배되어 전자 요소들에 공급되는데, LDO(Low Drop Output Regulator)(16)를 통해서 3.3V의 DC 전력으로 MCU(151, 152, 251), 센서(253) 및 OLED PANETL(155)의 시스템 전력으로 공급되며, DC/DC 컨버터(17)로 12V로 승압되어 OLED PANEL(155)의 상태표시 기능을 실행하기 위한 전력으로 공급된다. 또한, HIFU-드라이버(19a) 및 모터 드라이버(19b)의 구동 전력으로 배터리 전압을 30V로 승압해서 각 드라이버(19a, 19b)로 공급된다.

카트리지 모듈(20)로 분리될 수 있는 구성들은 본체와 연결됨으로써 본체 내에 있는 배터리(14) 전압을 사용할 수 있다. 본체와 분리된다면, 카트리지 모듈(20)의 전력 공급은 차단된다.

이제 위에서 언급한 세 가지 MCU들의 관계와 기능을 살펴 보자. 도 10 내지 도 12가 바람직한 실시예의 구성을 예시해 주고 있다. 제 1 MCU(151)와 제 2 MCU(152)는 본체 제어부를 구성하고, 제3 MCU(251)이 카트리지 제어부를 구성한다.

제 1 MCU(151)는 본 발명의 휴대용 HIFU 디바이스의 입출력 장치의 기능을 제어하며, 카트리지 모듈(20)과 크래들 LED 모듈(30)의 UVC-LED(311)의 동작을 제어한다.

제 1 MCU(151)는 UVC_LED 드라이버(161), 시스템 전력 ON/OFF를 공급하는 레귤레이터(163), OLED PANEL(155), 부저(157) 및 카트리지 모듈(20)로 제어신호를 전송한다. 그리고 파워 스위치(199), 어댑터의 전력 검지부(192a), 측면 스위치(193)로부터 신호를 수신한다. 또한 제 1 MCU(151)의 ADC 단자는 배터리 단자(154)에서 전압을 입력받는다. 그리고 ISP 단자를 통해 펌웨어를 다운로드한다(181)

상기 제 1 MCU(151)와 통신하는 제 2 MCU(152)는 카트리지 모듈(20)의 압전 모터(216a) 및 HIFU 트랜스듀서(201)가 제대로 동작하는 데 필요한 HIFU 드라이버(19a)와 모터 드라이버(19b)를 제어한다.

제 2 MCU(152)는 모터 드라이버(19b)에 모터 제어신호를 전송하며, HIFU 드라이버(19a)에 RF 펄스 신호를 전송한다. 또한 RF MCU(152)는 입력되는 전략을 감지하여(192b) 그 신호를 수신하고, PWM 단자들은 승압 모듈(18)로 PWM 제어신호를 전송하고, 충전 승압 모듈(12)로 PWM 제어신호를 전송한다. ADC 단자들은 전류와 전압을 피드백받는다.

또한 제 2 MCU(152)는 NTC 써미스터(170)를 통해 온도 데이터를 입력받는다. 그리고 ISP 단자를 통해 펌웨어를 다운로드한다(182).

도 11의 A, B 커넥터로 표시된 부분은 도 12의 A, B로 표시된다. 즉 제 1 MCU는 A 커넥터를 통해서 크래들 LED 모듈(30)과 연결된다. 또한 B 커텍터를 통해서 제 1 MCU(151) 및 제 2 MCU(152)이 카트리지 모듈(20)과 연결되어 제 3 MCU(251)와 통신한다.

카트리지 모듈(20)에 설치되는 제 3 MCU(251)는 제 1 홀 센서(211a)를 통해 모터(216a)의 움직임 데이터를 수신하며, 제 2 홀 센서(211b)를 통해 피부와의 접촉 데이터를 수신한다. 그리고 제 1 MCU(151)로 카트리지 모듈(20)에서 수신한 데이터를 전송하며, 제어신호를 수신한다. 한편 카트리지 모듈(20)에 구성되는 HIFU 트랜스듀서(201)와 모터(216a)는 각각 제 2 MCU(152)의 HIFU 드라이버(19a) 및 모터 드라이버(19b)로부터 제어신호를 수신한다.

제 1 MCU(151)는 본 발명의 휴대용 HIFU 스킨케어 디바이스의 제 1 제어부, 제 2 MCU(152)는 제 2 제어부, 제 3 MCU(251)는 제 3 제어부의 기능과 역할을 한다. 위와 같은 설명에 기초해서 각각의 제어부를 구성요소 관점에서 반복/추가하여 설명한다.

본 발명의 바람직한 어느 실시예에 있어서, 제 1 제어부는 UART 통신 핸들러 처리부, 타임 핸들러 처리부, OLED Panel 구동 제어부, 피에조 부저 구동 제어부, UVC LED 구동 제어부, 사용자 키 처리부, 배터리 전압 감지부, 입력전압 감지부를 포함할 수 있다.

UART 통신 핸들러 처리부는 제 2 MCU(152)와의 통신 커맨드로 출력 강도를 설정하는 제어 기능을 수행한다. 요컨대 스텝 1(강), 스텝 2(중), 스텝 3(약)의 초음파 출력을 설정하는 동작이다. 또한 제 3 MCU(251)와의 통신 커맨드로 다음과 같은 동작을 수행한다.

- 총 Shot 개수를 제 3 MCU(251)에 요청

- 사용 횟수 전달 및 저장 요청

- 피에조 모터의 위치 데이터를 제 3 MCU(251)로 부터 수신.

- 피부 접촉 유무 데이터를 제 3 MCU(251)로부터 수신

타임 핸들러 처리부는 미리 설정된 시간이 지나면 자동으로 전원을 오프하도록 하며, UVC LED 동작 시간 등 시간과 관련된 타이머 기능을 수행한다.

OLED Panel 구동 제어부는 사용자 기능 선택 및 동작 상황을 디스플레이를 통해 표시하는 제어 기능을 수행한다.

피에조 부저 구동 제어부는 미리 설정된 부저 사운드가 출력되도록 한다.

UVC LED 구동 제어부는 크래들(300)에 카트리지(200)가 장착된 본체(100)를 도킹할 때, 피부에 접촉된 카트리지 헤드의 전극과 터치 센서 부분을 소독하고 살균할 수 있도록 UVC LED(311)를 구동한다.

사용자 키 처리부는 사용자의 키입력 신호를 수신하여 기능제어를 처리한다.

배터리 전압 감지부는 배터리 전압을 감지하여 배터리 충전상태 아이콘이 디스플레이를 통해 표시되도록 처리하며, 입력전압 감지부는 본체의 크레들 도킹 여부를 판별한다.

본 발명의 바람직한 어느 실시예에 있어서, 제 2 제어부는 UART 통신 핸들러 처리부, HIFU 트랜스듀서 구동제어부, 모터 구동 제어부, 배터리 충전 제어부, 시스템 온도 감지부를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 어느 실시예에 있어서, 제 3 제어부는 UART 통신 핸들러 처리부, 모터 움직임 감지부, 피부 접촉 유무 감지부를 포함할 수 있다. UART 통신 핸들러 처리부는 제 1 MCU(151)와의 통신 커맨드로 다음과 같은 동작을 수행한다.

- 총 Shot 횟수를 제 1 MCU로 전송

- 사용 횟수를 전달받아 저장

- 모터 위치 데이터를 제 1 MCU로 전송

- 피부 접촉 유무 데이터를 제 1 MCU로 전송

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims

본체의 헤드 부분에 장착해서 사용되며 본체와 분리 가능한 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지로서:
상기 카트리지의 제어부가 설치되어 있는 PCB는, 상기 본체에 장착될 때 상기 PCB의 커넥터 단자부와 상기 본체의 헤드 부분에 설치된 커넥터가 서로 전기적으로 연결되되, 상기 본체는 초음파 트랜스듀서의 이송에 관여하는 모터가 존재하지 아니하며,
상기 카트리지 내부는 서로 연통되어 있는 제1챔버와 제2챔버로 구성되며,
상기 제1챔버에는 상기 본체에서 배터리 전압을 공급받는 피에조 모터가 내장되어 있으며, 또한 이 피에조 모터에 의해 발생하는 선형적인 직선 변위를 초음파 트랜스듀서로 전달하는 카본 축을 포함하는 초음파 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치가 설치되며,
상기 제1챔버보다 폭이 좁게 정면을 향해 돌출한 제2챔버의 내부에는 상기 초음파 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치의 변위에 따라 이동하는 초음파 트랜스듀서의 하우징이 위치하고, 상기 제2챔버의 외부 돌출 표면이 오브젝트와 면 접촉하는 작용부로 이루어지는, HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 제1챔버 및 상기 제2챔버는 서로 연통되어 증류수를 수용하는 탱크 역할을 수행하며, 상기 제1챔버의 배면돌출부에 대응되는 입구에는 실링 부재가 더 설치되어 있는, HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 작용부의 중앙에는 고강도 초음파가 오브젝트에 조사되는 윈도우가 설치되어 있는, HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서 이송 메커니즘 장치는 상기 초음파 트랜스듀서와 결합되는 이송자 모듈을 포함하며, 상기 이송자 모듈의 상단에 설치되는 이송자의 중앙 홀에 상기 피에조 모터와 연결되는 카본 축이 관통하고, 상기 중앙 홀을 기준으로 두 조각으로 분리되는 한 쌍의 이송자 조각에 각각 설치되는 이송자 고정 홀과 이송자 고정 가이드가 서로 대향해서 결합하며, 이송자의 오목부에 이송자 고정 러버가 끼워져서 이송자가 상기 카본 축에 설치되는 것인, HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 카트리지가 상기 본체에 장착될 때 상기 PCB에 설치되는 카트리지 제어부는 상기 본체에 내장된 본체 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 카트리지 제어부는 상기 피에조 모터의 위치 데이터 및 피부 접촉 데이터를 상기 본체 제어부로 전송하는 것인, HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 카트리지가 상기 본체에 장착될 때 상기 PCB에 설치되는 카트리지 제어부는 상기 본체에 내장된 본체 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 본체 제어부가 상기 초음파 트랜스듀서의 구동에 필요한 모터 드라이버 및 HIFU 드라이버를 제어하는 것인, HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지.
제1항 내지 제6항의 어느 하나의 HIFU 스킨케어 디바이스용 카트리지가 장착된 HIFU 스킨케어 디바이스.