KR102185883B1

KR102185883B1 - 동심 다초점 구조의 트랜스듀서 모듈과 이를 이용한 초음파 시술장치

Info

Publication number: KR102185883B1
Application number: KR1020190007114A
Authority: KR
Inventors: 김은지
Original assignee: (주)대주메디테크엔지니어링
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-12-02
Also published as: KR20200090053A

Abstract

본 발명은 트랜스듀서 및 이를 이용한 초음파 시술장치에 관한 것으로서, 특히 원추 형태로 조사된 복수의 초음파들이 동심축을 이루며 각 초음파의 초점이 동심축의 상하에 간격을 두고 형성되도록 구성한 트랜스듀서 모듈(Transducer Module)과 상기 트랜스듀서 모듈을 평면 이동하며 3차원 시술이 가능하도록 구성한 초음파 시술장치에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 핸드피스 본체와, 상기 핸드피스 본체의 단부에 탈장착되며 트랜스듀서가 내장된 카트리지를 구비하는 초음파 시술장치로서, 중심에 위치하는 제1트랜스듀서와 상기 제1트랜스듀서의 둘레를 따라 위치하는 한 개 이상의 트랜스듀서를 구비하며 각 트랜스듀서에서 조사되는 초음파의 초점이 동심축선 상에 간격을 두고 형성되도록 복수의 트랜스듀서가 배치되는 트랜스듀서 모듈과, 트랜스듀서 모듈을 평면 이동시키기 위해 핸드피스 본체의 내부에 장착된 모터들과, 핸드피스 본체의 외측면에 위치하며 모터의 작동에 의해 틸팅되는 틸팅 플레이트와, 카트리지의 외측면에 위치하며 핸드피스 본체의 단부에 카트리지가 장착되면 틸팅 플레이트와 접하는 평판과, 평판과 트랜스듀서 모듈을 연결하며 평판의 기울기 변화에 의해 트랜스듀서 모듈을 평면 이동시키는 틸팅 축을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다른 영역의 초음파를 발생하는 트랜스듀서들 포함된 트랜스듀서 모듈로서, 중심에 위치하는 원형 트랜스듀서와, 원형 트랜스듀서의 둘레에 위치하는 환형 트랜스듀서를 포함하며, 각 트랜스듀서에서 조사되는 초음파의 초점이 동심축선 상에 간격을 두고 형성되도록 복수의 트랜스듀서들이 배치된 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

동심 다초점 구조의 트랜스듀서 모듈과 이를 이용한 초음파 시술장치{Transducer Module with Centrifugal Multi-Focusing System and Ultrasonic Surgery Apparatus}

본 발명은 트랜스듀서 및 이를 이용한 초음파 시술장치에 관한 것으로서, 특히 원추 형태로 조사된 복수의 초음파들이 동심축을 이루며 각 초음파의 초점이 동심축의 상하에 간격을 두고 형성되도록 구성한 트랜스듀서 모듈(Transducer Module)과 상기 트랜스듀서 모듈을 평면 이동하며 3차원 시술이 가능하도록 구성한 초음파 시술장치에 관한 것이다.

최근 의료기관에서는 하이푸(HIFU, High Intensity Focused Ultrasound : 집속 초음파 치료) 에너지를 피부에 조사하여 모니터를 통해 직접 피부질환을 관찰하면서 치료하는 기술이 많이 이용되고 있다.

하이푸(HIFU : 집속 초음파 치료)는 고강도의 초음파에너지를 피부 심부의 한 곳에 모을 때 초점에서 발생하는 65~100℃의 고열을 이용해 조직을 태워 없애는 시술로서, 통상적으로 진단 시 사용하는 초음파의 세기보다 약 십만 배 정도 강한 초음파를 한 지점에 집속시키면 초점 부위에서 열이 발생한다.

초음파 자체는 인체에 무해하고 초음파가 집중되는 초점에서만 열이 발생하므로 칼이나 바늘을 사용하지 않고 전신 마취가 필요 없이 몸 속에 있는 병변을 치료할 수 있는 장점이 있는 기술이다

이러한 HIFU(집속 초음파 치료)의 장점에 의해 많은 의료분야에서 HIFU 시술이 시행되고 있으며, 그에 따른 HIFU 장비의 개발이 진행되고 있다.

종래의 초음파 시술장비인 HIFU 장비의 경우, 복수의 카트리지에 각각의 트랜스듀서가 장착된 상태로 카트리지를 핸드피스에 교체하여 사용하였다.

각 카트리지의 트랜스듀서는 초음파의 초점 거리가 다르게 설정됨에 따라 시술자의 병변의 위치 또는 성형자의 지방 분포 위치에 따라 적합한 카트리지를 핸드 피스에 장착한 후 시술하게 된다.

이와 같은 종래의 초음파 시술장치는 복수의 카트리지를 준비하고 시술자에 따라 적합한 카트리지를 선택 교체하여야 하는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-177825호(공고일 2017.09.13) 그리고 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0063460호(공개일 2017.06.08)에 기술된 초음파시술장치는 다초점 기능을 구비하고 있다.

도면에서 도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 다초점 초음파시술장치를 나타낸 개념도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 대한민국 등록특허공보 제10-177825호(공고일 2017.09.13) 그리고 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0063460호(공개일 2017.06.08)에 기술된 다초점 초음파시술장치의 기술적 특징은 트랜스듀서(1, 2)를 종 또는 횡방향으로 일렬 배치하며, 배치된 각 트랜스듀서(1, 2)의 기울기에 의해 초점이 카트리지(3)의 중심선(C)에 수직 배열되도록 구성하고 있다.

이와 같이 종래의 다초점 초음파시술장치는 다초점을 구현하고 있기는 하지만 트랜스듀서의 배치가 종 또는 횡방향으로 일렬 배치됨에 따라 카트리지의 크기가 커지는 문제점이 있으며, 그에 따라 시술의 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.

또한 앞서 설명한 바와 같이, 초점을 포함한 초점 근처의 온도는 65~100℃의 고온이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종 또는 횡방향으로 트랜스듀서(1, 2)들이 배치된 종래의 초음파 시술장치의 경우, 각 트랜스듀서(1, 2)에서 원추형태로 초음파가 조사됨에 따라 초점에 이르기 전의 초음파 영역의 단면적이 각 트랜스듀서(1, 2)마다에 형성되어, 전체적으로 초점 외의 고온이 발생하는 면적이 넓어지게 된다.

이럴 경우 시술이 필요로 하는 조직 외의 조직에 고온의 열이 발생하게 되어 정상적인 세포 또는 지방이 아닌 조직세포가 고온의 열에 의해 화상을 입게 되는 문제점 또는 조직이 괴사하게 되는 문제점이 있다.

이는 앞서 설명한 바와 같이 트랜스듀서의 배열이 중첩되지 않고 넓게 분산 배치됨에 따른 구조적인 문제점에서 비롯된 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-177825호(공고일 2017.09.13) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0063460호(공개일 2017.06.08)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 복수의 트랜스듀서에서 발생한 복수의 초음파들이 동심축을 이루며 각 초음파의 초점이 동심축 상에 간격을 두고 형성되도록 구성한 트랜스듀서 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 각 초음파의 초점들이 동심축 상에 상하로 형성된 상태로 트랜스듀서 모듈을 평면 이동시킴에 따라 3차원 정밀 시술이 가능하도록 구성한 초음파 시술장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 핸드피스 본체와, 상기 핸드피스 본체의 단부에 탈장착되며 트랜스듀서가 내장된 카트리지를 구비하는 초음파 시술장치로서, 중심에 위치하는 제1트랜스듀서와 상기 제1트랜스듀서의 둘레를 따라 위치하는 한 개 이상의 트랜스듀서를 구비하며 각 트랜스듀서에서 조사되는 초음파의 초점이 동심축선 상에 간격을 두고 형성되도록 복수의 트랜스듀서가 배치되는 트랜스듀서 모듈과, 트랜스듀서 모듈을 평면 이동시키기 위해 핸드피스 본체의 내부에 장착된 모터들과, 핸드피스 본체의 외측면에 위치하며 모터의 작동에 의해 틸팅되는 틸팅 플레이트와, 카트리지의 외측면에 위치하며 핸드피스 본체의 단부에 카트리지가 장착되면 틸팅 플레이트와 접하는 평판과, 평판과 트랜스듀서 모듈을 연결하며 평판의 기울기 변화에 의해 트랜스듀서 모듈을 평면 이동시키는 틸팅 축을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 카트리지의 내부에는 냉각수가 채워진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 트랜스듀서 모듈의 상단을 관통하는 제1축 바와, 제1축 바와 직교하도록 위치하는 제2축 레일이 카트리지의 내부에 장착되며, 트랜스듀서 모듈은 제1축 바의 길이방향으로 이동하며 제1축 바는 제2축 레일의 길이방향으로 이동 가능하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 핸드피스 본체의 단부에는 잠금해제버튼이 장착되며, 핸드피스 본체의 단부에 카트리지가 장착된 상태에서 잠금해제버튼을 가압하면 카트리지가 핸드피스 본체에서 탈착된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 평판의 저면에는 카트리지의 상면을 관통하는 틸팅 축의 일단이 고정되고, 틸팅 축의 길이 중간에는 카트리지의 상면과 제1볼조인트 결합되며, 트랜스듀서 모듈의 상단에는 틸팅 축의 타단이 삽입되는 제2볼조인트가 고정된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1볼조인트의 볼은 카트리지 상면에 형성된 구멍에 안착되고, 구멍의 상면에는 커버가 제1볼조인트의 볼 둘레를 감싸며, 커버와 카트리지 상면의 사이에는 실링부재가 위치하여 제1볼조인트의 볼 둘레에 밀착되어 트랜스듀서 모듈을 냉각하는 냉각수의 누수를 차단한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제2볼조인트의 볼의 상단에는 틸팅 축의 타단이 삽입되는 삽입관이 형성되며, 삽입관에는 틸팅 축의 타단이 삽입되어 틸팅 축이 삽입관에 인입 또는 인출 가능하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본체의 저면에는 접속커넥터가 형성되고, 카트리지의 상면에는 접속커넥터가 형성되며, 카트리지가 본체에 장착되었을 때에 본체의 접속커넥터와 카트리지의 접속커넥터가 접속되어 트랜스듀서의 작동에 필요한 전원이 공급된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 핸드피스 본체는, 그 내부에 등각으로 배치된 3개 이상의 모터와, 각 모터에 연결되어 자유롭게 회전 가능한 스크루와, 각 스크루에 나사 체결되어 스크루의 회전에 의해 스크루의 길이방향으로 이동 가능한 이동판과, 이동판의 저면에 일단이 고정되고 타단은 틸팅 플레이트의 가장자리에 힌지 결합된 틸팅 바를 포함하며, 이동판의 이동에 의해 3개 이상의 틸팅 바가 각각 변위하면서 틸팅 플레이트의 기울기가 변한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 등각으로 배치된 3개 이상의 모터의 중심에는 위치감지센서가 위치하며, 이동판에서 연장된 감지 가가 위치감지센서에 연결되어 각 이동판의 위치를 감지하여 틸팅 플레이트의 기울기를 인식한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 각 스크루의 단부는 고정프레임에 회전 가능하게 결합되며, 이동판에는 고정 프레임에 고정된 가이드 바가 관통하도록 관통공이 형성되며, 이동판의 관통공을 관통한 가이드 바에 의해 이동판이 안내된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 트랜스듀서 모듈은, 그 중심에 위치하는 원형의 제1트랜스듀서와, 제1트랜스듀서의 원주를 따라 감싸는 환형의 제2트랜스듀서와, 환형의 제2트랜스듀서의 원주를 따라 감싸는 제3트랜스듀서와, 제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서와 제3트랜스듀서를 고정하는 트랜스듀서 홀더를 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서 및 제3트랜스듀서는 동심축을 이루며, 각 트랜스듀서에서 조사되는 초음파의 초점은 동심축선 상에 간격을 두고 형성된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제3트랜스듀서의 초음파 영역 내에 제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서의 초음파 영역이 위치한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 트랜스듀서 모듈에서 제1트랜스듀서의 초음파 초점, 제2트랜스듀서의 초음파 초점, 제3트랜스듀서의 초음파 초점의 순으로 초점이 형성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다른 영역의 초음파를 발생하는 트랜스듀서들 포함된 트랜스듀서 모듈로서, 중심에 위치하는 원형 트랜스듀서와, 원형 트랜스듀서의 둘레에 위치하는 환형 트랜스듀서를 포함하며, 각 트랜스듀서에서 조사되는 초음파의 초점이 동심축선 상에 간격을 두고 형성되도록 복수의 트랜스듀서들이 배치된 것을 기술적 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 동심 다초점 구조의 트랜스듀서 모듈은 복수의 트랜스듀서를 배치함에 있어 원형의 트랜스듀서의 둘레를 환형의 트랜스듀서가 감싸는 구조로 배치함으로써, 동심축 상에 각 초음파의 초점이 일렬로 정렬되게 구성할 수 있다. 따라서 복수의 트랜스듀서를 장착하더라도 종래와 같이 트랜스듀서를 종 또는 횡방향으로 배치한 모듈에 비해 그 크기를 감축할 수 있다.

또한, 상기와 같이 배치된 각 트랜스듀서에 있어서, 최외각에 위치한 트랜스듀서에 의해 조사된 초음파의 범위 내에 다른 트랜스듀서에 의해 조사된 초음파가 수용됨에 따라 시술이 필요로 하는 조직 외의 조직에 고온의 열이 발생하여 정상 세포 또는 지방이 아닌 조직세포가 화상을 입게 되거나 괴사하는 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 초음파 시술장치는 동심 다초점 구조의 트랜스듀서 모듈이 평면 이동하면서 시술함에 따라 입체적인 시술이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 초음파 시술장치는 동심 다초점 구조의 트랜스듀서 모듈을 2축방향으로 이동시키며 초음파를 조사함에 따라 시술자의 숙련도와 무관하게 정밀 시술이 가능하다는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 다초점 초음파시술장치를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 다초점 구조의 초음파 시술장치를 나타낸 핸드피스를 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 핸드피스의 회전(120°) 단면도이며,
도 5는 도 3에 도시된 핸드피스에서 카트리지가 분해된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 핸드피스의 본체 단면도이고,
도 7은 도 6에 도시된 모터의 작동에 따른 틸팅 플레이트의 기울기 변화의 관계를 나타낸 개념도이다.
도 8은 도 4에 도시된 카트리지의 사시도이고,
도 9는 본 발명에 따른 트랜스듀서 모듈에서 초음파 발생 시에 동심축에 형성되는 초점 관계를 나타낸 개념도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 동심 다초점 구조의 트랜스듀서 모듈과 이를 이용한 초음파 시술장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 다초점 구조의 초음파 시술장치를 나타낸 핸드피스를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 핸드피스의 회전(120°) 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 핸드피스에서 카트리지가 분해된 상태를 나타낸 사시도이다. 도 6은 도 5에 도시된 핸드피스의 본체 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 모터의 작동에 따른 틸팅 플레이트의 기울기 변화의 관계를 나타낸 개념도이고, 도 8은 도 4에 도시된 카트리지의 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 트랜스듀서 모듈에서 초음파 발생 시에 동심축에 형성되는 초점 관계를 나타낸 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 시술장치(100)는 컨트롤러(101)와, 컨트롤러(101)에서 연장된 케이블(103)의 단부에 장착된 핸드피스(110)를 포함한다.

컨트롤러(101)에는 터치 방식의 제어창(101W) 구비되며, 제어창(101W)을 통해 핸드피스(110) 내에 장착된 트랜스듀서 모듈(160)의 작동 및 이동 등의 제어가 이루어진다.

그리고 핸드피스(110)는 본체(111)와, 상기 본체(111)의 저면에 탈장착되는 카트리지(140)를 포함한다.

핸드피스(110)에는 컨트롤러(101)에서 연장된 전원케이블 및 신호케이블 등이 연결되고, 이들 케이블(103)들은 핸드피스(110)의 본체(111) 내부로 유입된다. 여기에서 신호 케이블은 모터(114A, 114B)의 작동 그리고 트랜스듀서 모듈(160)의 제어에 이용되는 케이블이다.

한편, 본체(111)의 측부에는 스위치(도 5의 112)가 장착되어 트랜스듀서 모듈(160)에 공급되는 전원을 온/오프 한다. 본체(111)의 내부에는 3개의 모터(114A, 114B)가 120도의 등각으로 배치되는데, 모터(114A, 114B)의 축은 하부로 연장되며 축에는 스크루(115)가 각각 장착된다.

도면에서, 도 4는 3개의 모터 중에서 2개의 모터를 도시한 사이각 120°의 회전 단면도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 3개의 각 스크루(115)의 단부는 본체(111)의 내부에 고정된 고정프레임(116)에 회전 가능하게 결합됨으로써, 각 스크루(115)는 연결된 모터(114A, 114B)의 작동에 따라 정위치에서 회전하게 되며, 제어창(101W)에서 3개의 모터(114A, 114B)의 회전을 제어한다.

한편, 각 스크루(115)에는 이동판(120)이 나사 체결된다. 따라서 각 모터(114A, 114B)의 작동에 따라 각 스크루(115)가 회전하고 스크루(115)에 나사 체결된 각각의 이동판(120)은 스크루(115)의 회전방향에 따라 상하로 이동하게 된다.

이동판(120)이 상하방향으로 원활하게 이동할 수 있도록 이동판(120)에는 가이드 바(121)가 관통하는 관통공이 형성되고, 이동판(120)의 저면에는 틸팅 바(127)가 고정된다. 이동판(120)의 관통공을 관통한 가이드 바(121)는 고정프레임(116)에 고정되어 위치한다.

또한, 이동판(120)은 위치감지센서(124)와 연결되는데, 위치감지센서(124)는 120도의 등각 배치된 3개의 모터(114A, 114B)들의 중심에 위치하며, 3개의 이동판(120)에서 연장된 감지 바(125)가 위치감지센서(124)에 연결된다. 따라서 각 모터(114A, 114B)가 작동하면 이동판(120)이 상하방향으로 이동하고, 위치감지센서(124)에서 이동판(120)에서 연장된 감지 바(125)를 인식하여 이동판(120)의 위치를 감지한다. 즉 이동판(120)의 높이를 위치감지센서(124)에서 감지하고 인식하게 된다.

이동판(120)의 저면에 고정된 틸팅 바(127)는 하향으로 연장되며 고정프레임(116)의 아래에 위치한 틸팅 플레이트(130)에 틸팅 바(127)의 하단이 힌지 결합된다. 따라서 틸팅 플레이트(130)의 상면에는 120도의 등각으로 3개의 힌지 결합부(131)가 형성되며, 각 모터(114A, 114B)에 의해 이동판(120)이 이동함에 있어 틸팅 바(127)가 하향으로 이동할 경우, 하향 이동하는 틸팅 바(127)가 연결된 틸팅 플레이트(130)의 한 쪽 부분이 하향으로 이동하여 틸팅 플레이트(130)가 기울어지게 된다. 반대로 각 모터(114A, 114B)에 의해 이동판(120)이 상향으로 이동할 경우 틸팅 바(127) 또한 상향으로 이동하게 되고, 그에 따라 상향으로 이동하는 틸팅 바(127)가 연결된 틸팅 플레이트(130)의 한 쪽 부분이 상향으로 이동하면서 틸팅 플레이트(130)가 기울어지게 된다.

이와 같이 3개의 모터(114A, 114B)가 작동함에 따라 틸팅 바(127)가 상하방향으로 이동하며 틸팅 플레이트(130)의 기울기가 변하게 된다. 틸팅 플레이트(130)의 기울기 변화는 이동판(120)의 상하 이동을 감지하는 위치감지센서(124)에 의해 감지되어 틸팅 플레이트(130)의 기울기를 감지 인식하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 초음파 시술장치는 틸팅 플레이트(130)의 기울기의 변화를 카트리지(140) 내부에 장착된 트랜스듀서 모듈(160)에 전달하여 트랜스듀서 모듈(160)의 위치를 정밀 제어한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 카트리지(140)는 내부에 트랜스듀서 모듈(160)가 위치하며, 카트리지(140)의 내부는 냉각수로 채워져 트랜스듀서 모듈(160)의 과열을 방지한다.

한편, 틸팅 플레이트(130)의 기울기에 의해 트랜스듀서 모듈(160)이 이동하기 위해서 카트리지(140)는, 핸드피스(110)의 본체(111) 하단에 장착하였을 때에 틸팅 플레이트(130)와 접하는 평판(141)과, 평판(141)의 저면 중앙에 체결되며 하향으로 연장되어 카트리지(140)의 내부로 연장된 틸팅 축(143)과, 틸팅 축(143)과 카트리지(140)의 상면을 관통함에 있어 냉각수의 누출을 방지하기 위한 제1볼조인트(151)와, 트랜스듀서 모듈(160)의 상면에 장착되며 틸팅 축(143)의 하단이 끼워져 위치하는 제2볼조인트(152)를 포함한다.

또한 트랜스듀서 모듈(160)의 상단을 Z축 바(163)가 관통하며 Z축 바(163)의 양단은 카트리지(140)의 내부에 장착된 X축 레일(165)에 장착된다. 따라서 트랜스듀서 모듈(160)는 Z축 바(163)와 X축 레일(165)에 의해 그 이동 범위가 평면으로 제한된다. 즉 틸팅 플레이트(130)가 기울어짐에 따라 트랜스듀서 모듈(160)가 이동하더라도 Z축 바(163)와 X축 레일(165)을 따라 평면 상에서만 이동하게 된다.

이와 같이 구성된 카트리지(140)는 그 양측면에 잠금해제버튼(145)이 형성되어 잠금해제버튼(145)을 누르면 본체(111)에서 카트리지(140)가 해제되고, 카트리지(140)를 본체(111)의 하단에서 밀어 올리면 잠금해제버튼(145)이 돌출되면서 잠금된다.

이와 같이 카트리지(140)가 본체(111)의 하단에 잠금되었을 때에 틸팅 플레이트(130)의 저면에 평판(141)이 접하게 된다.

아래에서는 카트리지의 평판에서 트랜스듀서 모듈의 결합관계 및 이동관계에 대해 구체적으로 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 틸팅 축(143)의 길이 중간에는 제1볼조인트(151)의 볼(151B)이 형성되며, 제1볼조인트(151)의 볼(151B)은 카트리지(140)의 상면(140H)에 형성된 구멍에 걸쳐 위치한다. 그리고 커버(153)가 제1볼조인트(151)의 볼(151B) 둘레를 감싼 상태로 카트리지(140)의 상면(140H)에 고정되는데, 이때 커버(153)와 카트리지(140)의 상면(140H) 사이에는 실링부재(155)가 위치하며 실링부재(155)는 제1볼조인트(151)의 볼(151B) 둘레에 밀착되어 위치한다. 따라서 카트리지(140) 내부에 수용된 냉각수가 카트리지(140)의 상면에 형성된 구멍을 통해 누수되지 않게 된다.

한편, 틸팅 플레이트(130)와 접한 평판(141)이 틸팅 플레이트(130)의 기울기와 함께 기울어지면서 틸팅 축(143)은 제1볼조인트(151)의 볼(151B)을 중심으로 기울어지게 된다.

이와 같이 틸팅 축(143)이 기울어지면서 틸팅 축(143)의 하단이 연결된 트랜스듀서 모듈(160)가 이동하게 된다.

트랜스듀서 모듈(160)의 상면에는 제2볼조인트(152)가 형성되며, 제2볼조인트(152)의 볼(152B)의 상단에는 틸팅 축(143)의 하단이 삽입되는 삽입관(157)이 상향으로 돌출된다.

여기에서 틸팅 축(143)의 하단이 삽입관(157)에 삽입된 상태로, 삽입관(157)의 길이방향으로 틸팅 축(143)이 이동 가능하다. 즉 틸팅 축(143)과 삽입관(157)의 길이가 신축 가능하다. 이와 같이 신축 가능하게 구성한 이유에 대해서는 아래에서 설명한다.

틸팅 축(143)이 기울어짐에 따라 제2볼조인트(152) 결합된 트랜스듀서 모듈(160)은 틸팅 축(143)의 하단이 이동하는 방향을 따라 이동하게 되는데, 앞서 설명한 바와 같이 트랜스듀서 모듈(160)는 Z축 바(163)와 X축 레일(165)에 의해 평면 이동하도록 제한됨에 따라 트랜스듀서 모듈(160)는 X축과 Z축인 평면 상에서만 이동 가능하다.

이와 같이 트랜스듀서 모듈(160)은 평면 이동하고, 이에 반해 틸팅 축(143)은 제1볼조인트(151)를 기준으로 선회 즉 회전운동을 하게 됨에 따라 틸팅 축(143)의 회전운동이 트랜스듀서 모듈(160)의 평면 이동으로 전환됨에 따른 보상을 앞서 설명한 틸팅 축(143)과 삽입관(157)의 길이가 신축되면서 보상 가능하게 된다.

즉, 틸팅 축(143)의 기울기가 작아지면 제1볼조인트(151)의 볼(151B)에서 트랜스듀서 모듈(160)까지의 거리가 멀어지게 됨에 따라 삽입관(157)에서 틸팅 축(143)이 인출되면서 길이가 길어지고, 반대로 틸팅 축(143)의 기울기가 커지면 틸팅 축(143)의 단부가 삽입관(157)으로 인입되어 거리가 짧아지면서 틸팅 축(143)의 선회운동을 트랜스듀서 모듈(160)의 평면운동으로 전환 가능하게 된다.

아래에서는 이와 같이 구성된 초음파 시술장치에 있어서, 본 발명에 따른 트랜스듀서 모듈(160)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 트랜스듀서 모듈(160)은 3개의 트랜스듀서(167A, 167B, 167C)가 장착된 트랜스듀서 홀더(161)와, 트랜스듀서 홀더(161)의 상단 중앙에 장착된 제2볼조인트(152)를 포함한다. 그리고 트랜스듀서 홀더(161)를 한 쌍의 Z축 바(163)가 관통해 위치한다.

트랜스듀서 홀더(161)는 도 9에 보이듯이, 원형의 제1트랜스듀서(167A)와, 제1트랜스듀서(167A)의 원주를 따라 감싸는 제2트랜스듀서(167B)와, 제2트랜스듀서(167B)의 원주를 따라 감싸는 제3트랜스듀서(167C)를 포함한다.

이와 같이 구성된 제1트랜스듀서(167A)를 중심으로 제2트랜스듀서(167B)와 제3트랜스듀서(167C)가 환형으로 위치함에 따라 제1트랜스듀서(167A) 내지 제3트랜스듀서(167C)의 중심점은 동일하며, 초점은 중심선 상에 순차적으로 하향으로 정렬된 상태로 배치된다.

이와 같이 3개의 초점(168A, 168B, 168C)이 중심선 상에 하향으로 정렬 배치됨에 따라 각 초점(168A, 168B, 168C)에 따른 특징을 구현 가능하며, 초음파 영역이 중첩됨에 따라 트랜스듀서 홀더(161)의 크기를 감축할 수 있고 이에 따라 핸드피스(110)의 전체 크기 또한 감축 가능하다.

그리고 직경이 가장 큰 제3트랜스듀서(167C)의 초음파 영역에 있어서, 제1트랜스듀서(167A)와 제2트랜스듀서(167B)의 초음파 영역이 제3트랜스듀서(167C) 초음파 영역의 내부에 위치하게 됨에 따라 제3트랜스듀서(167C)의 초점 외 영역에서 고온이 발생하는 것을 감축하여 시술하고자 하는 조직 외의 조직에 열이 가해지는 것을 차단할 수 있다.

한편, 본체(111)로 연장된 케이블(103)의 일부는 본체(111)의 저면 즉 틸팅 플레이트(130)의 측부에 형성된 접속커넥터(117M)에 접속되고, 트랜스듀서 모듈(160)에서 연장된 케이블은 카트리지(140)의 상면 즉 평판(141)의 측부에 형성된 접속커넥터(147F)에 접속된다. 따라서 카트리지(140)를 본체(111)에 정합하여 잠금할 경우 본체(111)의 접속커넥터(117M)와 카트리지(140)의 접속커넥터(147F)가 접속되어 트랜스듀서(167A, 167B, 167C)의 작동에 필요한 전원을 공급 가능하게 된다.

또한, 이와 같이 3개의 초점이 형성된 상태로 트랜스듀서 모듈(160)이 평면 이동함에 따라 3차원으로 입체적인 시술이 가능하다는 장점이 있다.

한편, 앞서 설명한 초음파 시술장치(100)에서는 틸팅 플레이트(130)의 기울기를 제어하기 위해 3개의 모터(114A, 114B)가 본체(111) 내부에 장착된 것으로 설명하고 있으나, 이는 최소 개수의 모터를 나타낸 것으로 3개 이상의 모터를 장착하여 틸팅 플레이트(130)의 기울기를 제어할 수 있다. 이 경우 모터에서 틸팅 플레이트까지 연결되는 구성 또한 3개 이상으로 구성된다.

100 : 초음파 시술장치
101 : 컨트롤러
101W : 제어창
103 : 케이블
110 : 핸드피스
111 : 본체
112 : 스위치
114A, 114B : 모터
115 : 스크루
116 : 고정프레임
120 : 이동판
121 : 가이드 바
124 : 위치감지센서
125 : 감지 바
127 : 틸팅 바
130 : 틸팅 플레이트
131 : 힌지 결합부
140 : 카트리지
141 : 평판
143 : 틸팅 축
145 : 잠금해제버튼
151, 152 : 볼조인트
151B, 152B : 볼
153 : 커버
155 : 실링부재
157 : 삽입관
160 : 트랜스듀서 모듈
161 : 트랜스듀서 홀더
163 : Z축 바
165 : X축 레일
167A, 167B, 167C : 트랜스듀서
168A, 168B, 168C : 초점

Claims

핸드피스 본체와, 상기 핸드피스 본체의 단부에 탈장착되며 트랜스듀서가 내장된 카트리지를 구비하는 초음파 시술장치로서,
중심에 위치하는 제1트랜스듀서와 상기 제1트랜스듀서의 둘레를 따라 위치하는 한 개 이상의 트랜스듀서를 구비하며 각 트랜스듀서에서 조사되는 초음파의 초점이 동심축선 상에 간격을 두고 형성되도록 복수의 트랜스듀서가 배치되는 트랜스듀서 모듈과,
트랜스듀서 모듈을 평면 이동시키기 위해 핸드피스 본체의 내부에 장착된 모터들과,
핸드피스 본체의 외측면에 위치하며 모터의 작동에 의해 틸팅되는 틸팅 플레이트와,
카트리지의 외측면에 위치하며 핸드피스 본체의 단부에 카트리지가 장착되면 틸팅 플레이트와 접하는 평판과,
평판과 트랜스듀서 모듈을 연결하며 평판의 기울기 변화에 의해 트랜스듀서 모듈을 평면 이동시키는 틸팅 축을 포함하며,
상기 핸드피스 본체는,
그 내부에 등각으로 배치된 3개 이상의 모터와,
각 모터에 연결되어 자유롭게 회전 가능한 스크루와,
각 스크루에 나사 체결되어 스크루의 회전에 의해 스크루의 길이방향으로 이동 가능한 이동판과,
이동판의 저면에 일단이 고정되고 타단은 틸팅 플레이트의 가장자리에 힌지 결합된 3개 이상의 틸팅 바를 포함하고,
상기 트랜스듀서 모듈은,
그 중심에 위치하는 원형의 제1트랜스듀서와,
제1트랜스듀서의 원주를 따라 감싸는 환형의 제2트랜스듀서와,
환형의 제2트랜스듀서의 원주를 따라 감싸는 제3트랜스듀서와,
제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서와 제3트랜스듀서를 고정하는 트랜스듀서 홀더 및,
트랜스듀서 홀더의 상단 중앙에 장착되는 제2볼조인트를 포함하며,
제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서 및 제3트랜스듀서는 동심축을 이루며, 각 트랜스듀서에서 조사되는 초음파의 초점은 동심축선 상에 간격을 두고 형성되고,
제3트랜스듀서의 초음파 영역 내에 제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서의 초음파 영역이 위치하는 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제1항에 있어서,
카트리지의 내부에는 냉각수가 채워진 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
트랜스듀서 모듈의 상단을 관통하는 제1축 바와, 제1축 바와 직교하도록 위치하는 제2축 레일이 카트리지의 내부에 장착되며,
트랜스듀서 모듈은 제1축 바의 길이방향으로 이동하며 제1축 바는 제2축 레일의 길이방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제3항에 있어서,
핸드피스 본체의 단부에는 잠금해제버튼이 장착되며, 핸드피스 본체의 단부에 카트리지가 장착된 상태에서 잠금해제버튼을 가압하면 카트리지가 핸드피스 본체에서 탈착되는 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제3항에 있어서,
평판의 저면에는 카트리지의 상면을 관통하는 틸팅 축의 일단이 고정되고, 틸팅 축의 길이 중간은 카트리지의 상면과 제1볼조인트 결합되며, 트랜스듀서 모듈의 상단에는 틸팅 축의 타단이 삽입되는 제2볼조인트가 고정된 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제5항에 있어서,
제1볼조인트의 볼은 카트리지 상면에 형성된 구멍에 안착되고, 구멍의 상면에는 커버가 제1볼조인트의 볼 둘레를 감싸며, 커버와 카트리지 상면의 사이에는 실링부재가 위치하여 제1볼조인트의 볼 둘레에 밀착되어 트랜스듀서 모듈을 냉각하는 냉각수의 누수를 차단하는 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제5항에 있어서,
제2볼조인트의 볼의 상단에는 틸팅 축의 타단이 삽입되는 삽입관이 형성되며, 삽입관에는 틸팅 축의 타단이 삽입되어 틸팅 축이 삽입관에 인입 또는 인출 가능한 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제1항에 있어서,
본체의 저면에는 접속커넥터가 형성되고, 카트리지의 상면에는 접속커넥터가 형성되며, 카트리지가 본체에 장착되었을 때에 본체의 접속커넥터와 카트리지의 접속커넥터가 접속되어 트랜스듀서의 작동에 필요한 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제1항에 있어서,
이동판의 이동에 의해 3개 이상의 틸팅 바가 각각 변위하면서 틸팅 플레이트의 기울기가 변하는 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제9항에 있어서,
등각으로 배치된 3개 이상의 모터의 중심에는 위치감지센서가 위치하며, 이동판에서 연장된 감지 바가 위치감지센서에 연결되어 각 이동판의 위치를 감지하여 틸팅 플레이트의 기울기를 인식하는 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
각 스크루의 단부는 고정프레임에 회전 가능하게 결합되며,
이동판에는 고정 프레임에 고정된 가이드 바가 관통하도록 관통공이 형성되며, 이동판의 관통공을 관통한 가이드 바에 의해 이동판이 안내되는 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
트랜스듀서 모듈에서 제1트랜스듀서의 초음파 초점, 제2트랜스듀서의 초음파 초점, 제3트랜스듀서의 초음파 초점의 순으로 초점들이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 시술장치.
다른 영역의 초음파를 발생하는 트랜스듀서를 포함된 트랜스듀서 모듈로서,
상기 트랜스듀서 모듈은,
그 중심에 위치하는 원형의 제1트랜스듀서와,
제1트랜스듀서의 원주를 따라 감싸는 환형의 제2트랜스듀서와,
환형의 제2트랜스듀서의 원주를 따라 감싸는 제3트랜스듀서와,
제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서와 제3트랜스듀서를 고정하는 트랜스듀서 홀더 및,
트랜스듀서 홀더의 상단 중앙에 장착되는 제2볼조인트를 포함하며,
제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서 및 제3트랜스듀서는 동심축을 이루며, 각 트랜스듀서에서 조사되는 초음파의 초점은 동심축선 상에 간격을 두고 형성되고,
제3트랜스듀서의 초음파 영역 내에 제1트랜스듀서와 제2트랜스듀서의 초음파 영역이 위치하는 것을 특징으로 하는 동심 다초점 구조의 트랜스듀서 모듈.
삭제
삭제
삭제
제16항에 있어서,
트랜스듀서 모듈에서 제1트랜스듀서의 초음파 초점, 제2트랜스듀서의 초음파 초점, 제3트랜스듀서의 초음파 초점의 순으로 초점이 형성되는 것을 특징으로 하는 동심 다초점 구조의 트랜스듀서 모듈.