KR102148853B1

KR102148853B1 - 뇌질환 치료를 위한 초음파 장치

Info

Publication number: KR102148853B1
Application number: KR1020200081372A
Authority: KR
Inventors: 정성재; 김동석
Original assignee: (주)클래시스
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2020-08-28
Also published as: KR20200085694A

Abstract

본 발명은 알츠하이머병과 같은 뇌질환 치료를 위한 초음파 장치에 관한 것으로, 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서와 환자의 두부 사이의 공간 매질로써 물과 유사한 음향 임피던스를 갖는 매질로 구성하고 수중 분위기에서 환자의 두부에 초음파의 조사가 이루어져 실질적으로 단일 매질에서 초음파 에너지의 전달이 가능하여 에너지의 투과손실을 최소화하고 효과적으로 조사 대상 부위에 초음파 에너지를 전달할 수 있다.

Description

뇌질환 치료를 위한 초음파 장치{Ultrasound apparatus for treating brain disease}

본 발명은 알츠하이머병과 같은 뇌질환 치료를 위한 초음파 장치에 관한 것으로, 두부에 초음파 에너지의 투과 손실을 최소화하여 효과적으로 초음파 에너지를 전달할 수 있는 초음파 장치에 관한 것이다.

알츠하이머병(Alzheimer's disease, AD)는 서서히 진행하는 인지기능 저하와 행동장애를 임상적 특징으로 하는 퇴행성 뇌질환이다.

알츠하이머병의 정확한 발병 기전과 원인은 확실하게 밝혀지지 않은 상태이며, 과도하게 만들어진 아밀로이드 베타 단백질이 뇌에 침착되어 뇌 세포에 유해한 영향을 끼쳐 발병한다는 것이 주요 기전으로 알려져 있으나, 뇌 세포의 골격 유지에 중요한 역할을 하는 타우 단백질의 과인산화와 염증반응, 산화적 손상 등도 뇌 세포 손상을 일으켜 발병에 영향을 미치는 것으로 보고 있다.

알츠하이머병의 증상 완화제가 나와 있으며, 또한 아밀로이드 항체 성분의 약제 등의 치료 약물의 개발이 이루어지고 있다. 그러나 실제로 이러한 약물들이 큰 효과를 발휘하지 못하며, 그 이유로는 혈관과 뇌신경을 가로막고 있는 혈뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)이 원인으로 추정되고 있다.

BBB는 중추신경계로 통하는 모세혈관의 내피를 둘러싼 한 겹의 세포로서 뇌와 혈액 사이의 물질 이동을 조절하면서 뇌를 보호하는 역할을 하며, 다른 부위의 내피세포보다 훨씬 치밀하여 혈액 속의 분자들이 뇌로 들어가지 못하여 연약한 뇌를 병원체나 독성물질로부터 보호하는 천연 방어선 역할을 한다. BBB는 영양분과 산소를 뇌 안으로 들여보내고 노폐물을 뇌 밖으로 배출하는 반면, 거대분자의 통과를 엄격히 제한하므로, 종종 필요한 약물분자가 뇌 안으로 들어가지 못할 수 있다. 따라서 BBB는 오랫동안 뇌질환 치료제를 개발하는 데 있어서 가장 까다로운 걸림돌로 간주되어 왔다.

최근 이러한 문제점을 개선하기 위한 방법으로 집속 초음파(Focused ultrasound)를 사용하는 것이 연구되고 있다. 집속 초음파는 뇌에 조사되어 일시적으로 BBB에 작은 구멍을 형성하게 되며, 이 구멍을 통해 약물의 투여가 가능할 것으로 예상된다. 또한 특정 뇌조직 영역에서의 집속 초음파 캐비테이션을 극대화하기 위하여 뇌조직에 마이크로 버블(air bubble)을 주사한 후에 집속 초음파를 조사하는 연구도 진행되고 있다.

또한 알츠하이머병의 치료에 약물을 투여하지 않고 집속 초음파만으로도 개선이 이루어지며, 또한 기억력이 증진되는 효과가 있음이 감지되고 있다.

Whole-brain low-intensity pulsed ultrasound therapy markedly improves cognitive dysfunctions in mouse models of dementia - Crucial roles of endothelial nitric oxide synthase; Eguchi, Kumiko et al.; Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation, Volume 11, Issue 5, 959 - 973; Sep. 2018.

이에 본 발명은 알츠하이머병을 포함한 뇌질환의 치료를 위하여 초음파를 효과적으로 환자의 두부에 손실 없이 전달할 수 있는 초음파 장치를 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 환자의 두부에 대한 넓은 범위에 대한 초음파 조사를 효율적으로 수행하여 시술 시간을 단축할 수 있는 초음파 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 장치는, 수직 고정되는 가이드 부재와; 상기 가이드 부재에 의해 안내되어 상하 높이 조절이 가능하고 하단 개구부에 경계막이 구비되어 일정 수위의 물이 저장 가능한 저수조와; 상기 가이드 부재에 구비되어 3차원의 입체적 구동이 가능한 로봇암과; 상기 로봇암의 선단에 구비되어 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 장치는, 물을 공급하기 위한 펌프가 구비된 본체와; 상기 본체에 지지되어 두부를 감싸도록 마련된 헬멧형 프레임과; 상기 헬멧형 프레임의 내주면에 배치되는 가이드 레일과; 상기 펌프에 의해 공급된 물에 의해 수중에서 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서가 구비되어 상기 가이드 레일에 지지되는 복수 개의 초음파 발생 모듈을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 장치는, 두부를 감싸도록 마련된 헬멧형 프레임과; 상기 헬멧형 프레임의 내주면에 배치되는 가이드 레일과; 수중에서 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서가 구비되어 상기 가이드 레일에 지지되는 복수 개의 초음파 발생 모듈을 포함한다.

본 발명은 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서와 환자의 두부 사이의 공간 매질로써 물과, 물과 유사한 음향 임피던스를 갖는 매질들로 구성하고 수중 분위기에서 환자의 두부에 초음파를 조사하여 초음파 에너지의 투과손실을 최소화하고 효과적으로 초음파 에너지를 전달할 수 있다.

또한 본 발명은 환자의 두부의 형상에 따라서 능동 구동이 가능한 초음파 발생수단 또는 환자의 두부의 형상에 따라서 넓게 배치되는 복수 개의 초음파 발생 모듈을 포함하여 두부의 넓은 범위에 대한 초음파 시술 시간을 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 장치의 측면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 장치에서 경계막의 평면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 장치에서 제어 유닛의 블록 구성도이다.
도 5의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 장치를 이용한 초음파 시술 과정을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 장치에서 헬멧형 프레임의 저면 구성도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 장치에서 초음파 발생 모듈에 대한 서로 다른 실시예들을 보여주는 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 장치의 구성도이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 실시예들은 알츠하이머병을 포함한 뇌질환의 치료를 위하여 초음파를 효과적으로 환자의 머리 부분에 조사할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 초음파는 매질의 경계면에서 반사율이 커서 음향 임피던스가 다른 매질에서의 에너지 손실이 크게 발생된다. 이에 본 발명은 뇌질환의 초음파 치료에 적합하도록 환자의 두부에 초음파를 손실 없이 전달할 수 있는 초음파 장치를 제공하고자 하는 것이며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 장치의 구성도이며, 도 2는 그 측면 구성도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 실시예의 초음파 장치는, 가이드 부재(110)와, 가이드 부재(110)에 의해 안내되어 높이 조절이 가능하고 하단 개구부에 경계막(120)이 구비되어 일정 수위의 물이 저장 가능한 저수조(130)와, 가이드 부재(110)에 구비되어 구동 가능한 로봇암(140)과, 로봇암(130)의 선단에 구비되어 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서(152)를 포함한다.

저수조(130)는 하단 개구부에 경계막(120)이 구비되어 일정 수위의 물이 저장되며, 바람직하게는, 환자의 두부(HD) 전체 또는 일부가 저수조(130)의 안쪽에 위치하여 초음파의 스캔 과정에서 초음파 트랜스듀서(152)가 수중에서 작업이 이루어지도록 충분한 물이 저수조(130)에 저장된다.

바람직하게는, 경계막(120)은 고탄성의 탄성막에 의해 제공되어 저수조(130)의 하단 개구부를 밀폐하게 되며, 바람직하게는, 물과 유사한 음향 임피던스를 갖는 라텍스 또는 실리콘, 켄톤 필름이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 경계막(120)은 표면에 위치 인식용 마커가 마련될 수 있다.

도 3에 예시된 것과 같이, 경계막(120)은 원형의 평면 구조이며, 표면에 복수의 마커(121)가 적절히 분포하여 마련된다. 각 마커(121)는 위치에 따라서 모양이 상이할 수 있으며, 이러한 마커(121)는 위치 인식을 위한 기준점으로 사용된다.

다시 도 1 및 도 2를 참고하면, 저수조(130)는 일측에 가이드 부재(110)을 따라서 승강이 이루어지는 제1가이드암(131)이 마련되어 저수조(110)는 가이드 부재(110)를 따라서 상하 높이 조절이 가능하다.

저수조(130)는 입수구(132)와 출수구(133)가 마련될 수 있으며, 입수구(132)와 출수구(133)는 배관 또는 플렉시블한 호스에 의해 온도 조절부(160)와 연결되어 저수조(130)에 저장된 물은 온도 조절부(160)에 의해 순환 공급이 이루어질 수 있다.

온도 조절부(160)는 물을 순환 공급하기 위한 펌프(161)와, 펌프(161)에 의해 물의 순환이 이루어지는 순환계통 상에 마련되어 열교환에 의해 수온을 조절하게 되는 열원 공급부(162)를 포함할 수 있다. 열원 공급부(162)는 냉각을 위한 칠러(chiller) 및/또는 승온을 위한 히터(heater)일 수 있다. 또한 온도 조절부(160)는 순환계통 상에 마련되어 물을 저장하기 위한 별도의 물탱크(163)가 추가될 수 있다.

이러한 온도 조절부(160)는 물을 순환 공급하여 저수조(130)의 수위를 일정하게 유지하며, 또한 수온을 조절하는 역할을 한다. 도시되지 않았으나, 저수조는 수위를 검출하기 위한 별도의 수위 센서와 수온 센서가 부가되어 수위 센서와 수온 센서의 검출 신호에 의해 펌프(161)의 구동을 제어하여 저수조의 수위와 수온을 적정 범위 내에서 유지할 수 있다.

로봇암(140)은 가이드 부재(110)에 부설되어 다관절 구조를 갖고 3차원 상에서 다자유도의 입체적 구동에 의해 선단에 마련된 엔드 이펙터의 위치 및 자세를 조작하게 되며, 주지의 다관절 로봇암에 의해 제공될 수 있다.

로봇암(140)은 가이드 부재(110)를 따라서 승강이 이루어지는 제2가이드암(141)이 구비되어 로봇암(140)의 상하 높이 조절이 가능하다.

로봇암(140)의 선단에는 초음파 트랜스듀서(152)를 포함하는 엔드 유닛(150)이 마련된다. 한편, 초음파 트랜스듀서(152)는 초음파를 국소적으로 집속하기 위한 집속형 또는 평면형 트랜스듀서일 수 있다.

엔드 유닛(150)은 하우징(151)과, 이 하우징(151)에 고정되어 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서(152)를 포함한다.

바람직하게는, 엔드 유닛(150)은 반사된 초음파를 검출하기 위한 초음파 감지 센서부(153)를 더 포함한다. 이러한 초음파 감지 센서부(153)는 초음파 트랜스듀서(152)에서 초음파의 조사 시에 반사되는 반향 초음파를 검출하게 되며, 반향 초음파를 검출하여 조사된 초음파의 정상적인 투과 여부에 대한 모니터링이 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 엔드 유닛(150)은 영상 정보를 얻기 위한 카메라(154)와 거리를 측정하기 위한 거리 측정 센서부(155)를 더 포함한다.

카메라(154)는 하우징(151)에 고정되어 초음파 조사 부위에 대한 영상 정보를 얻게 되며, 이때 앞서 언급된 경계막(120)의 마커는 카메라(154)의 영상 정보 상에서 위치에 대한 기준점으로 사용될 수 있다. 카메라(154)는 하우징(151)에 복수 개가 배치될 수 있다.

거리 측정 센서부(155)는 레이저 거리측정기 또는 고주파 발진형 근접센서와 같은 주지의 거리 검출 수단에 의해 제공되어 엔드 유닛(150)과의 거리를 검출하여 두부(HD)의 형상을 파악하는데 이용될 수 있다.

이러한 복수의 센서들에 의한 검출 신호를 수신하여 초음파 트랜스듀서를 포함한 각 구동요소들을 제어하게 되는 제어 유닛이 부가될 수 있다.

구체적으로, 도 4를 참고하면, 제어 유닛(170)은 제1가이드암(131)과 제2가이드암(141)을 제어하여 저수조와 로봇암의 높이를 제어하게 되며, 또한 로봇암을 제어하여 엔드 유닛(150)의 위치 또는 자세를 제어하게 된다.

또한 제어 유닛(170)은 초음파 트랜스듀서(152)를 제어하여 초음파 조사 깊이를 조절할 수 있으며, 이때 초음파 감지 센서부(153)의 반향 검출 신호를 이용하여 환자의 두부에 조사되는 초음파의 정상적인 투과 여부를 판정할 수 있다.

또한 제어 유닛(170)은 초음파의 조사 전 단계에서 카메라(154)와 거리 측정 센서부(155)를 이용하여 환자의 두부 형상을 스캔하여 두부의 위치에 따라서 초음파의 조사 깊이를 결정할 수 있다.

제어 유닛(170)은 사용자가 명령을 입력할 수 있는 입력장치(171)와 시술 과정에서 이루어지는 각종 정보를 출력할 수 있는 디스플레이(172)를 포함할 수 있다.

도 5의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 장치를 이용한 초음파 시술 과정을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 5의 (a)에 예시된 것과 같이, 환자는 저수조(130)가 상단에 위치한 좌석에 착석하게 되며, 이때 시술 과정에서 두부(HD)의 움직임을 방지하도록 두부(HD)를 고정하기 위한 별도의 고정기구(1)가 사용될 수 있다. 또한 환자의 두부(HD)에는 초음파의 투과 손실을 방지할 수 있는 초음파용 젤이 도포될 수 있다.

다음으로 도 5의 (b)에서와 같이, 저수조(130)가 하강하여 경계막(120)이 두부(HD)를 밀착하여 감싸게 되고 실질적으로 두부(HD)의 초음파 조사 대상 부위는 저수조(130)의 안쪽에 위치한다. 이후 저수조(130)에는 일정 수위까지 물이 채워지며, 온도 조절부에 의해 저수조(130)에 저장된 물은 일정 수온으로 조절이 이루어질 수 있다.

도 5의 (c)는 초음파 조사 전 단계에서 환자의 두부(HD) 형상을 스캔하여 초음파 조사 위치와 조사 깊이를 산출하는 과정을 보여주고 있다. 로봇암(140)이 구동하여 엔드 유닛(150)이 두부(HD)의 형상을 따라서 이동하면서 스캔이 이루어지며, 이러한 스캔 과정은 엔드 유닛(150)에 마련된 카메라와 거리 측정 센서부를 통해 이루어지며, 환자의 두부(HD) 형상에 따라서 초음파의 조사 위치와 조사 깊이 등과 같은 초음파 조사를 위한 파라미터가 결정될 수 있다.

도 5의 (d)는 초음파의 조사 과정을 보여주고 있으며, 로봇암(140)이 작동하여 환자의 두부(HD) 형상에 의해 결정된 조사 위치에 엔드 유닛(150)이 위치하게 되며, 엔드 유닛(150)의 초음파 트랜스듀서는 결정된 조사 깊이로 초음파를 조사한다. 초음파의 조사 과정에서 초음파 감지 센서부는 반향 초음파를 검출하여 정상 투과 여부의 모니터링이 이루어질 수 있다.

초음파의 조사 과정에서 초음파 트랜스듀서는 수중에 위치하여 작업이 이루어진다. 이와 같이 수중에서 두부(HD)와 밀착된 경계막을 통해 두부(HD)에 초음파의 조사가 이루어짐으로써 실질적으로는 단일 매질에서 초음파의 조사가 이루어져 음향 임피던스 미스매칭에 의한 투과 손실을 최소화할 수 있다.

다음으로 도 5의 (e)에 도시된 것과 같이, 초음파 조사가 완료된 후에 저수조(130)에 저장된 물은 회수되고 저수조(130)와 로봇암(140)은 위로 이동하여 시술이 종료된다.

제2 실시예

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 장치의 구성도이다.

도 6을 참고하면, 본 실시예는 물을 공급하기 위한 펌프(211)가 구비된 본체(210)와, 본체(210)에 지지되어 두부를 감싸도록 마련된 헬멧형 프레임(220)과, 헬멧형 프레임(220)의 내주면에 배치되는 가이드 레일(230)과, 가이드 레일(230)에 지지되어 초음파를 발생시키는 복수 개의 초음파 발생 모듈(240)을 포함한다.

본체(210)는 물을 공급할 수 있는 펌프(211)가 마련되며, 지지암(212)에 의해 헬멧형 프레임(220)을 지지하는 역할을 한다. 또한 본체(210)는 초음파 발생 모듈(240)의 구동을 위한 전원 공급부와 제어를 위한 제어부를 포함할 수 있다.

지지암(212)은 본체(210)에 대해 상하, 좌우 방향으로 회전 조작이 가능할 수 있으며, 또한 지지암(212)은 중공형 구조를 갖고 내부에는 본체(210)에서 헬멧형 프레임(220)으로 연결되는 물 순환 공급을 위한 배관과, 전원용 또는 제어용 케이블이 수납될 수 있다.

헬멧형 프레임(220)은 내부에 환자의 두부가 위치할 수 있도록 대체로 반구(semisphere) 형태를 가지며, 내주면에 가이드 레일(230)이 구비된다.

가이드 레일(230)에는 초음파를 발생시킬 수 있는 복수의 초음파 발생 모듈(240)이 구비되며, 각 초음파 발생 모듈(240)은 펌프(211)에 의해 공급된 물에 의해 수중에서 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서를 포함하며, 이에 대한 구체적인 실시예는 관련 도면을 참고하여 다시 설명한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 장치에서 헬멧형 프레임의 저면 구성도이며, 헬멧형 프레임(220)의 내주면에 사각의 격자 형태로 배치되는 가이드 레일(230)을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 초음파 발생 모듈의 배치 숫자와 위치를 고려하여 가이드 레일은 다양한 배열 또는 구조를 가질 수 있다.

본 실시예에서 초음파 발생 모듈(240A)(240B)은 가이드 레일(230)에 고정 설치되는 고정형 초음파 발생 모듈(240A)과, 가이드 레일(230)을 따라서 이동이 가능한 이동형 초음파 발생 모듈(240B)로 구성될 수 있다. 다른 변형예로는 가이드 레일에 구비되는 복수의 초음파 발생 모듈은 전체가 고정형일 수 있으며, 또는 전체가 이동형일 수 있다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 장치에서 초음파 발생 모듈에 대한 서로 다른 실시예들을 보여주는 구성도이다.

도 8을 참고하면, 본 실시예의 초음파 발생 모듈(240)은 가이드 레일(230)을 따라서 이동 가능한 구동 드라이버(241)와, 구동 드라이버(241)에 탄성 지지되어 연결되는 완충부(242)와, 밀폐된 구조를 갖고 초음파 트랜스듀서(245)가 수납되어 완충부(242)에 의해 지지되는 모듈 몸체(243)(244)와, 모듈 몸체(243)(244)에 물을 공급하기 위한 물공급부(249)를 포함한다.

구동 드라이버(241)는 가이드 레일(230)을 따라서 전후 이동을 위한 것으로서, 가이드 레일을 따라서 정회전 또는 역회전 구동 가능한 구동휠 또는 구동기어를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

완충부(242)는 모듈 몸체(243)(244)를 탄성 지지하게 되며, 따라서 모듈 몸체(243)(244)의 하부는 두부에 밀착된 상태를 유지할 수 있다.

모듈 몸체(243)(244)는 제1모듈 몸체(243)와, 이 제1모듈 몸체(243)와 카트리지식으로 끼움 조립이 이루어지는 제2모듈 몸체(244)로 구성될 수 있으며, 제1몸듈 몸체(243)와 제2모듈 몸체(244)는 조립 부위에 삽입되어 기밀을 위한 주지의 패킹(미도시)이 추가될 수 있다. 초음파 트랜스듀서(245)는 고정로드(245a)에 의해 제1모듈 몸체(243)에 고정되며, 제2모듈 몸체(244)를 제1모듈 몸체(243)와 분리하여 초음파 트랜스듀서(245)의 교체가 이루어질 수 있다.

초음파 트랜스듀서(235)는 초음파를 국소적으로 집속하기 위한 집속형 또는 평면형 트랜스듀서일 수 있다.

제2모듈 몸체(244)는 하단에 자연 고무, 실리콘 고무 등과 같은 얇고 유연한 재질의 필름(247) 또는 물과 유사한 음향 임피던스를 갖는 라텍스 필름이 부착되어 두부와의 밀착되면서도 초음파의 전달손실을 최소화할 수 있다.

제2모듈 몸체(244)의 하단에는 두부와 밀착 여부를 감지할 수 있는 접촉 감지 센서(248)가 부가될 수 있다.

물공급부(249)는 모듈 몸체(243)(244)에 관통 위치하게 되는 입수 배관과 출수 배관에 의해 제공될 수 있으며, 펌프(211)(도 6 참고)의 구동에 의해 공급되는 물이 물공급부(249)를 통해 모듈 몸체(243)(244)에 순환 공급된다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 발생 모듈의 구성도로서 고정형 초음파 발생 모듈을 보여주고 있으며, 앞서 실시예와 동일 구성에 대한 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.

도 9를 참고하면, 본 실시예에서 모듈 몸체(253)(254)를 탄성 지지하게 되는 완충부(251)는 가이드 레일(230)에 직접 고정되며, 제1모듈 몸체(253)는 트랜스듀서(255)를 회전 구동할 수 있는 회전 구동부(256)를 포함한다. 회전 구동부(256)는 주지의 소형 모터에 의해 제공될 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 발생 모듈의 구성도로서, 앞서 실시예와 동일 구성에 대한 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.

도 10을 참고하면, 본 실시예에서 모듈 몸체(263)(264)는 길이 조절이 가능한 신축 구동부(261)를 매개로 하여 가이드 레일(230)에 고정되며, 따라서 신축 구동부(261)의 구동에 의해 모듈 몸체(263)(264)의 상하 높이를 능동적으로 조절할 수 있다.

한편, 신축 구동부(261)는 가이드 레일(230)을 따라서 전후 구동이 가능한 구동 드라이버(미도시)가 추가되어 모듈 몸체(263)(264)의 전후 이동 또는 상하 높이 조절이 이루어질 수 있다.

이러한 각 실시예의 초음파 발생 모듈은 이해를 돕기 위하여 별개의 실시예로 구분하여 설명하였으나 각 실시예의 구성들은 서로 조합될 수 있음을 이해하여야할 것이다. 또한 헬멧형 프레임에 배치되는 각 초음파 발생 모듈은 동종이 배치되는 것에 한정되지 않으며, 서로 다른 실시예의 초음파 발생 모듈이 조합되어 배치될 수도 있다.

다시 도 6 및 도 7을 참고하면, 환자는 좌석에 착석한 상태에서 헬멧형 프레임(220)의 위치를 조정하여 환자의 두부를 덮도록 헬멧형 프레임(220)을 설치하며, 이후 각 초음파 발생 모듈(240)은 두부에 밀착된 상태에서 복수 위치에서 초음파를 환부에 조사하여 초음파 시술을 수행한다. 초음파 시술 과정에서 각 초음파 발생 모듈(240)의 초음파 트랜스듀서는 수중 분위기에서 초음파를 조사하게 되어 반향 초음파에 의한 투과손실을 최소화할 수 있다.

제3 실시예

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 장치의 구성도로서, 제2 실시예의 변형된 실시예이다. 이하, 설명에서 제2 실시예와 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.

도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 초음파 장치(300)는 두부를 감싸도록 마련된 헬멧형 프레임(310)과, 헬멧형 프레임(310)의 내주면에 배치되는 가이드 레일(330)과, 가이드 레일(330)에 지지되어 초음파를 발생시키는 복수 개의 초음파 발생 모듈(340)을 포함한다.

초음파 발생 모듈(340)은 제2 실시예에서 설명한 것과 같이 수중에서 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서가 구비되며, 이때 초음파 발생 모듈(340) 내에 수중 조건(underwater condition)은 외부에서 별도의 순환 공급이 없이 자체 저장된 물에 의해 제공될 수 있으며, 따라서 물을 순환 공급하기 위한 펌프, 또는 수온 조절을 위한 냉각장치 등과 같은 부대설비가 요구되지 않는다.

한편, 본 실시예에서는 초음파 발생 모듈(340)의 수온을 감지할 수 있는 온도 검출 수단이 부가되어 동작 중에 일정 온도 이상으로 상승 시에 초음파 조사를 중단하기 위한 제어 수단이 부가될 수 있으며, 또는 타이머가 구비되어 설정 시간 동안만 초음파 조사가 이루어질 수 있다.

또한 본 실시예에서 가이드 레일(330)에 배치되는 초음파 발생 모듈(340)은 고정형으로 구성하여 초음파 발생 모듈(340)의 변위 구동에 필요한 구동부를 배제할 수 있다.

이러한 본 실시예에 따른 초음파 장치(300)는 헬멧형 프레임(310)과 물리적으로 분리된 부대설비를 배제하고 두부에 초음파 조사를 위한 구성을 모두 헬멧형 프레임(310)의 자체에 배치가 이루어져 취급 및 조작이 편리한 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 가이드 부재 120 : 경계막
130 : 저수조 131 : 제2가이드암
140 : 로봇암 141 : 제2가이드암
150 : 엔드 유닛 151 : 하우징
152 : 초음파 트랜스듀서 153 : 초음파 감지 센서부
154 : 카메라 155 : 거리 측정 센서부
160 : 온도 조절부 170 : 제어 유닛
171 ; 입력장치 172 : 디스플레이
210 : 본체 220, 310 : 헬멧형 프레임
230, 330 : 가이드 레일
240, 250, 260, 340 : 초음파 발생 모듈
241 : 구동 드라이버 242 : 완충부
243, 244, 253, 254, 263, 264 : 모듈 몸체
245 : 초음파 트랜스듀서 247 : 필름
248 : 접촉 감지 센서 249 : 물공급부
256 : 회전 구동부 261 : 신축 구동부

Claims

물을 공급하기 위한 펌프가 구비된 본체와;
상기 본체에 지지되어 두부를 감싸도록 마련된 헬멧형 프레임과;
상기 헬멧형 프레임의 내주면에 배치되는 가이드 레일과;
상기 펌프에 의해 공급된 물에 의해 수중에서 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서가 구비되어 상기 가이드 레일에 지지되는 복수 개의 초음파 발생 모듈을 포함하는 초음파 장치.
제1항에 있어서, 상기 초음파 발생 모듈은,
상기 가이드 레일에 탄성적으로 연결되는 완충부와;
밀폐된 구조를 갖고 상기 초음파 트랜스듀서가 수납되어 상기 완충부에 의해 지지되는 모듈 몸체와;
상기 모듈 몸체에 물을 공급하기 위한 물공급부를 포함하는 초음파 장치.
제2항에 있어서, 상기 가이드 레일을 따라서 전후 이동이 가능한 구동 드라이버를 더 포함하며, 상기 완충부는 상기 구동 드라이버를 매개로 하여 상기 가이드 레일에 연결됨을 특징으로 하는 초음파 장치.
제1항에 있어서, 상기 초음파 발생 모듈은,
상기 가이드 레일에 구비되어 길이 조절이 가능한 신축 구동부와;
밀폐된 구조를 갖고 상기 초음파 트랜스듀서가 수납되어 상기 신축 구동부에 의해 지지되는 모듈 몸체와;
상기 모듈 몸체에 물을 공급하기 위한 물공급부를 포함하는 초음파 장치.
제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 모듈 몸체는 상기 초음파 트랜스듀서가 고정되는 제1모듈 몸체와, 상기 제1모듈 몸체와 끼움 조립이 이루어지는 제2모듈 몸체를 포함하는 초음파 장치.
제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 모듈 몸체는 상기 초음파 트랜스듀서를 회전 조작하기 위한 회전 구동부를 더 포함하는 초음파 장치.
제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 모듈 몸체는 인체와 밀착이 이루어지는 하측 개구부에 박막의 필름이 부착됨을 특징으로 하는 초음파 장치.
제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 모듈 몸체는 하단에 두부와 밀착 여부를 감지할 수 있는 접촉 감지 센서를 더 포함하는 초음파 장치.