KR102300643B1 - 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 개의 주파수 대역을 동시에 혹은 개별적으로 사용할 수 있어 수술이나 시술 중의 초음파 대역의 변경이 간편하게 이루어질 수 있도록 하는 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서에 관한 것으로, 본 초음파 트랜스듀서는 일정한 곡률을 갖도록 라운드지게 형성되고, 전원의 인가에 의해 초음파를 발생시키는 제1 집속형 세라믹과; 상기 제1 집속형 세라믹의 상부에 적층되게 구비되고, 일정한 곡률을 갖도록 라운드지게 형성되며, 전원의 인가에 의해 초음파를 발생시키고, 상기 제1 집속형 세라믹과 상이한 주파수 대역을 가지는 제2 집속형 세라믹과; 상기 제1 집속형 세라믹의 상면과 상기 제2 집속형 세라믹의 하면 사이에 도포되고, 상기 제1 집속형 세라믹의 상면에 상기 제2 집속형 세라믹을 접착시키는 접착제층을; 포함한다.

Description

고강도 집속형 초음파 트랜스듀서{HIGH INTENSITY FOCUSED ULTRASONIC TRANSDUCER}

본 발명은 초음파 의료 및 시술 장치에 사용되는 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 개의 주파수 대역을 동시에 혹은 개별적으로 사용할 수 있어 수술이나 시술 중의 초음파 대역의 변경이 간편하게 이루어질 수 있도록 하는 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서에 관한 것이다.

일반적으로 초음파는 20KHz 이상의 주파수를 가진 파동을 의미하는 것으로 물을 투과하는 성질을 가지고 있어, 초음파 진단 장치, 초음파 치료기 등 의료분야에 널리 이용되고 있다.

의료 분야에서의 초음파의 활용은 초음파의 투과 및 반사 성질을 이용한 초음파 이미지 장치가 가장 대표적이다. 초음파가 인체 내를 투과하여 각각의 장기를 투과하면서, 반사되는 시간과 강도를 시각화하여 인체 내의 단면 영상을 얻는 장치이다.

또한, 초음파 수술기는 초음파의 열 효과를 이용한 의료기기이다. 그 중에서도, 고강도 집속형 초음파 수술기(High Intensity Focused Ultrasonic surgical unit, HIFU)는 초음파 트랜스듀서에서 발생된 초음파를 일정한 지점(초점)에 집속시키는 상태로 조직 내에 조사하여, 집속점(초점)에서 발생한 열 효과를 이용해 간암, 자궁암, 유방암 등의 암을 온열처리 방식으로 치료할 수 있는 장비로써 인체에 상처나 부작용을 남기지 않고, 고통을 수반하지 않는 선택적 국소암 치료방법을 제공하여, 삶의 질을 향상시키는 환자 친화형 암치료기이다.

기존에는 침습적(피부 절제) 방법으로 암 조직을 제거하는 것에 비하여, 외부에서 에너지를 인체에 투과하여 조사하므로 피부 절제가 없고 치료 방법이 간단하며 치료 후에도 환자 회복이 빠르다는 장점이 있어 그 수요가 늘어나고 있는 추세에 있다.

아울러, 최근에는 삶의 질을 향상시키는 의료방법 중에서 피부와 관련된 주름 등의 치료에도 응용되고 있는데, 비교적 강도가 낮은 초음파 에너지(100W 미만)와 미세한 집속점을 형성하는 집속형 초음파의 피부 주름 개선 효과가 입증되어 침습적 시술방법인 안면거상시술의 대안으로서 부각되어지고 있다.

사람의 피부구조는 겉에서부터 표피층, 진피층, 피하지방층, 근육층, 골격의 순으로 이루어져 있고. 진피층을 이루고 있는 대부분의 구성 물질은 잘 알려져 있는 콜라겐이라는 단백질로 피부탄력을 유지하는 기능을 하고 있다.

근육층의 일부인 SMAS층(superficial musculo-aponeurotic system - 주름치료에 주로 이용하는 보톡스 시술을 하는 안면근육의 일종)은 안면거상 수술을 시행할 때 당겨지는 근육 부위인데, 고강도 집속 초음파를 이용하여 표피는 건드리지 않고 SMAS층에 작용하여 응고작용을 유도하고, 진피층 깊은 부분까지 초음파로 열을 전달함으로써, 콜라겐을 재생시켜주어 주름제거와 피부탄력의 상승효과를 얻을 수 있다는 임상결과가 해외에서 보고되고 있다.

이러한 피부 시술을 하는 데는 강도가 낮지만 다양한 범위의 주파수 대역을 가지는 초음파가 사용되는데, 이러한 다양한 범위의 초음파를 사용하기 위해 특정 대역의 초음파를 조사하는 초음파 트랜스듀서가 내장된 카트리지를 다양하게 구비하게 된다.

그리고, 수술이나 시술시에 이러한 초음파 카트리지를 초음파 수술기 혹은 시술기에 장착하여 사용하는데, 수술자 혹은 시술자는 필요한 초음파 주파수 대역에 따라 초음파 카트리지를 교체하여 다양한 주파수 대역의 초음파를 사용하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

수술자 혹은 시술자가 수술이나 시술 중에 초음파 대역을 변경하기 위해 초음파 카트리지를 일일이 손으로 교체해야 함으로, 사용상의 불편함이 상존하는 문제점이 있었다.

등록특허 제1700334호 "초음파 카트리지 및 고강도 집속형 초음파 수술기"(2017.01.20.)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 두 개의 주파수 대역을 동시에 혹은 개별적으로 사용할 수 있어 수술이나 시술 중의 초음파 대역의 변경이 간편하게 이루어질 수 있도록 하는 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "고강도 집속형 초음파 트랜스듀서"는, 일정한 곡률을 갖도록 라운드지게 형성되고, 전원의 인가에 의해 초음파를 발생시키는 제1 집속형 세라믹과; 상기 제1 집속형 세라믹의 상부에 적층되게 구비되고, 일정한 곡률을 갖도록 라운드지게 형성되며, 전원의 인가에 의해 초음파를 발생시키고, 상기 제1 집속형 세라믹과 상이한 주파수 대역을 가지는 제2 집속형 세라믹과; 상기 제1 집속형 세라믹의 상면과 상기 제2 집속형 세라믹의 하면 사이에 도포되고, 상기 제1 집속형 세라믹의 상면에 상기 제2 집속형 세라믹을 접착시키는 접착제층을; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "고강도 집속형 초음파 트랜스듀서"의 상기 접착제층은, 전기절연 재질로 형성되어 상기 제1 집속형 세라믹과 제2 집속형 세라믹 사이를 절연시키고, 상기 제1 집속형 세라믹과 제2 집속형 세라믹은, 각각 개별적으로 전원이 연결되어 동시에 또는 하나씩 전원이 인가될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "고강도 집속형 초음파 트랜스듀서"의 상기 접착제층은, 통전 재질로 형성되어 상기 제1 집속형 세라믹과 제2 집속형 세라믹 사이를 통전시키고, 상기 제1 집속형 세라믹과 제2 집속형 세라믹은, 하나의 전원이 연결되어 동시에 전원이 인가될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "고강도 집속형 초음파 트랜스듀서"의 상기 제1 집속형 세라믹과 제2 집속형 세라믹은, 그 상하 두께가 서로 다르게 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "고강도 집속형 초음파 트랜스듀서"의 상기 제1 집속형 세라믹과 제2 집속형 세라믹은, 그 좌우 폭 및 크기가 서로 다르게 구비되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 두 개의 주파수 대역을 동시에 혹은 개별적으로 사용할 수 있어 수술이나 시술 중의 초음파 대역의 변경이 간편하게 이루어질 수 있고, 그에 따라 사용상의 편의성이 현저히 상승되고 수술이나 시술이 보다 신속하게 이루어질 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 개략적인 종단면도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 개략적인 종단면도,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 개략적인 종단면도,
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 개략적인 종단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 개략적인 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서는 라운드지게 형성되는 제1 집속형 세라믹(10)과, 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 상부에 적층되게 구비되는 제2 집속형 세라믹(20)과, 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)을 상호 접착시키는 접착제층(30)을 포함한다.

상기 제1 집속형 세라믹(10)은 일정한 곡률을 갖도록 라운드지게 형성되고 세라믹 재질로 형성되는 공지의 집속형 초음파 진동 소자로써, 전원의 인가에 의해 특정한 주파수 대역을 가지는 초음파를 발생시키는 역할을 한다.

상기 제2 집속형 세라믹(20)은 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 상부에 적층되게 구비되고 일정한 곡률을 갖도록 라운드지게 형성되며 세라믹 재질로 형성되는 공지의 집속형 초음파 진동 소자로써, 전원의 인가에 의해 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 상이한 주파수 대역의 초음파를 발생시키는 역할을 한다.

예를 들어, 상기 제1 집속형 세라믹(10)이 7MHz의 주파수 대역을 가진다면 상기 제2 집속형 세라믹(20)은 4MHz의 주파수 대역을 가져 서로 상이한 주파수 대역의 초음파를 발생시키게 된다.

이와 같이 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)이 서로 상이한 대역대의 주파수를 가짐으로써, 초음파 카트리지의 교체 없이 수술이나 시술중에 손쉽게 상이한 대역대의 초음파를 사용할 수 있게 된다.

상기 접착제층(30)은 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 상면과 상기 제2 집속형 세라믹(20)의 하면 사이에 도포되는 것으로, 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 상면에 상기 제2 집속형 세라믹(20)을 접착시키는 역할을 한다.

이와 같은 상기 접착제층(30)은 에폭시나 실리콘 접착제와 같은 전기절연 재질로 형성될 수 있는데, 이는 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20) 사이를 절연시키기 위한 것이다.

이와 같이 상기 접착제층(30)에 의해 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20) 사이가 전기적으로 절연되면, 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은 각각 개별적으로 전원이 연결된다.

이렇게 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)이 개별적으로 전원이 연결되면 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)에 동시에 전원을 인가하거나 하나씩 개별적으로 전원을 인가할 수 있어 서로 다른 대역의 초음파를 동시에 조사하거나 다양한 대역대의 초음파를 선택적으로 조사할 수 있게 된다.

다른 한편으로 상기 접착제층(30)은 PCB나 F-PCB와 같은 통전 재질로 형성될 수 있는데, 이는 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20) 사이를 통전시키기 위한 것이다.

이와 같이 상기 접착제층(30)에 의해 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20) 사이가 통전되면, 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은 하나의 전원이 연결되어 동시에 전원이 인가될 수 있게 된다.

이와 같이 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)에 하나의 전원이 연결되어 동시에 전원이 인가되면 사용자는 두 가지의 초음파를 동시에 사용할 수 있게 된다.

도시된 바와 같이 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은 동일한 곡률을 가지는데, 이는 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)에서 조사되는 두 개의 초음파가 집속되는 두 개의 집속점(초점)이 거의 동일한 지점 또는 근처에 형성되도록 하기 위한 것이다. 즉, 거의 동일한 지점에 두 개의 상이한 초음파를 집속시켜 사용자의 편의성을 향상시키기 위한 것이다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 개략적인 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서의 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은 그 상하 두께가 서로 다르게 구비된다.

이와 같이 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)의 상하 두께가 서로 다르게 구비됨으로써, 서로 다른 출력으로 초음파가 집속된다. 즉, 상기 제2 집속형 세라믹(20)보다 두께가 얇은 상기 제1 집속형 세라믹(10)이 보다 작은 출력으로 초음파를 발생시키게 되고, 그에 따라 사용자는 다양한 출력의 초음파를 이용할 수 있게 된다.

도 2에 따르면 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 두께가 상기 제2 집속형 세라믹(20)의 두께보다 얇게 도시되어 있지만, 이는 일예에 불과하고 반대로 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 두께가 상기 제2 집속형 세라믹(20)의 두께보다 더 두꺼울 수도 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 개략적인 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서의 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은 그 좌우 폭 및 크기가 서로 다르게 구비된다. 즉, 상기 제1 집속형 세라믹(10)보다 폭 및 크기가 작은 상기 제2 집속형 세라믹(20)이 보다 작은 출력으로 초음파를 발생시키게 되고, 그에 따라 사용자는 다양한 출력의 초음파를 이용할 수 있게 된다.

도 3에 따르면 상기 제2 집속형 세라믹(20)의 폭 및 크기가 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 폭 및 크기보다 작게 도시되어 있지만, 이는 일예에 불과하고 반대로 상기 제2 집속형 세라믹(20)의 폭 및 크기가 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 폭 및 크기보다 더 클 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 개략적인 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서의 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은 그 상하 두께가 서로 다르게 구비되고, 동시에 그 좌우 폭 및 크기가 서로 다르게 구비된다. 즉, 상기 제2 집속형 세라믹(20)보다 두께와 폭 및 크기가 작은 상기 제1 집속형 세라믹(10)이 훨씬 더 작은 출력으로 초음파를 발생시키게 되고, 그에 따라 사용자는 다양한 출력의 초음파를 이용할 수 있게 된다.

도 4에 따르면 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 두께와 폭 및 크기가 상기 제2 집속형 세라믹(20)의 두께와 폭 및 크기보다 작게 도시되어 있지만, 이는 일예에 불과하고 반대로 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 두께와 폭 및 크기가 상기 제2 집속형 세라믹(20)의 두께와 폭 및 크기보다 더 클 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.

10 : 제1 집속형 세라믹
20 : 제2 집속형 세라믹
30 : 접착제층

Claims (5)

1. 일정한 곡률을 갖도록 라운드지게 형성되고, 전원의 인가에 의해 초음파를 발생시키는 제1 집속형 세라믹(10)과;
   상기 제1 집속형 세라믹(10)의 상부에 적층되게 구비되고, 일정한 곡률을 갖도록 라운드지게 형성되며, 전원의 인가에 의해 초음파를 발생시키고, 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 상이한 주파수 대역을 가지는 제2 집속형 세라믹(20)과;
   상기 제1 집속형 세라믹(10)의 상면과 상기 제2 집속형 세라믹(20)의 하면 사이에 도포되고, 상기 제1 집속형 세라믹(10)의 상면에 상기 제2 집속형 세라믹(20)을 접착시키는 접착제층(30)을; 포함하고,
   상기 접착제층(30)은,
   통전 재질로 형성되어 상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20) 사이를 통전시키고,
   상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은,
   하나의 전원이 연결되어 동시에 전원이 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은,
   그 상하 두께가 서로 다르게 구비되는 것을 특징으로 하는 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서.
   
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제1 집속형 세라믹(10)과 제2 집속형 세라믹(20)은,
   그 좌우 폭 및 크기가 서로 다르게 구비되는 것을 특징으로 하는 고강도 집속형 초음파 트랜스듀서.

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