KR102397098B1 - 피하지방 제거를 위한 초음파 트랜스듀서 모듈 및 이를 이용한 초음파 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서 모듈은, 평면형의 복수개의 레이어가 상호 일정한 각도를 형성하며 구비되고, 초음파를 방출하는 트랜스듀서부 및 상기 복수개의 레이어가 형성하는 각도 또는 상기 초음파의 출력 강도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

피하지방 제거를 위한 초음파 트랜스듀서 모듈 및 이를 이용한 초음파 발생 장치{Ultrasonic transducer module for subcutaneous fat removal and ultrasonic generator using the same}

본 발명은 피하지방 제거를 위한 초음파 트랜스듀서 모듈 및 이를 이용한 초음파 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정한 각으로 형성되도록 배열되는 트랜스듀서부를 이용하여 초음파 에너지를 일정한 거리에 집속시켜 피하지방을 효율적으로 분해할 수 있게 하는 트랜스듀서 모듈 및 이를 이용한 초음파 발생 장치에 관한 것이다.

현재 세계 인구의 약 25%에 해당하는 17억 명이 비만에 시달리고 있으며, 우리나라도 성인 세 명 중 한 명이 비만으로 조사되고 있다. 한국인의 사망 원인 통계에 따르면 암, 뇌 심혈관 질환, 심장질환, 당뇨병 순이며, 뇌 심혈관 질환과 당뇨병의 원인은 대부분 대사증후군과 관련이 있다. 대사증후군은 장기간 방치할 경우 누적된 동맥경화의 악영향으로 돌연사 할 위험이 높으므로 적극적이고 즉각적인 대응이 요구되는 질환이다.

뿐만 아니라, 세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계적으로 체중감량을 위해 소비하는 돈은 한 해 1조 4000억달러(약 1400조원)에 달하며, 2020년 현재 다이어트 시장은 2조 달러로 성장할 것으로 예상된다.

종래의 다이어트 방법으로 주로 운동 식이요법, 약물치료 등이 이용되고 있으나, 생명의 위협을 받고 있는 고도 비만자들에게는 즉각적인 효과를 기대하기 어려우므로 좀 더 효율적이고 안전한 시스템의 개발이 요구된다.

대한민국 등록특허공보 제 10-1365946호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 피하지방 제거를 위한 초음파 트랜스듀서 모듈을 제공하기 위함이다.

또한, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 이용한 초음파 발생 장치를 제공하기 위함이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈은, 평면형의 복수개의 레이어가 상호 일정한 각도를 형성하며 구비되고, 초음파를 방출하는 트랜스듀서부 및 상기 복수개의 레이어가 형성하는 각도 또는 상기 초음파의 출력 강도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 트랜스듀서부와 사용자의 피부 표면 사이에 구비되는 젤라틴부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 젤라틴부는, 표면이 막으로 형성되고, 내부는 물과 같거나 작은 손실계수를 갖는 매질로 구비되며, 상기 복수개의 레이어가 형성하는 각도와 일치하게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 제어부는, 상기 초음파의 주파수가 3MHz로 형성되게 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 트랜스듀서부는, 5mm 내지 10mm의 직경으로 형성되는 진동자를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 트랜스듀서부는, 적어도 2개의 레이어가 125도 내지 130도의 각도로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 레이어는 3개로 형성되고, 중앙부에 위치하는 레이어는 사용자의 피부 표면으로부터 10mm 이격되어 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초음파 발생 장치는, 일면은 사용자의 피부 표면의 일부를 감싸고, 타면에 가이드레일이 형성되는 벨트부, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 링크부, 상기 링크부에 착탈 가능하게 구비되어 초음파를 방출하는 트랜스듀서 모듈 및 상기 링크부의 구동 또는 상기 초음파의 출력 강도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 트랜스듀서 모듈은, 평면형의 복수개의 레이어가 상호 일정한 각도를 형성하며 구비되는 트랜스듀서부를 포함할 수 있다.

또는, 상기 제어부는, 상기 레이어가 형성하는 각도를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 트랜스듀서 모듈은, 상기 트랜스듀서부와 상기 사용자의 피부 표면 사이에 구비되는 젤라틴부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 젤라틴부는, 표면이 막으로 형성되고, 내부는 물과 같거나 작은 손실계수를 갖는 매질로 구비되며, 상기 복수개의 레이어가 형성하는 각도와 일치하게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 제어부는, 상기 초음파의 주파수가 3MHz로 형성되게 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 트랜스듀서부는, 5mm 내지 10mm의 직경으로 형성되는 진동자를 구비할 수 있다.

또는, 상기 트랜스듀서부는, 적어도 2개의 레이어가 125도 내지 130도의 각도로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 레이어는 3개로 형성되고, 중앙부에 위치하는 레이어는 사용자의 피부 표면으로부터 10mm 이격되어 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 트랜스듀서 모듈에서 방출되는 초음파는 특정 위치인 집속점에 집속되고, 집속점에 집속되는 에너지에 의해 온열 및 진동 효과가 극대화되어, 목표하는 부분에만 강력한 초음파 에너지를 전달할 수 있다.

둘째, 트랜스듀서 모듈에서 방출되는 초음파는 집속되는 특정 위치를 벗어나는 경우 확산되어 퍼지도록 설계되어, 특정 위치 외의 다른 조직에는 영향을 미치지 않도록 하여 안전하고 효율적인 지방 분해가 가능하다.

셋째, 젤라틴부에 의해 트랜스듀서 모듈과 밀착되지 않는 피부 표면에도 초음파 에너지의 전달이 용이하다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명의 트랜스듀서부의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 젤라틴부에 대한 도면이다.
그리고 도 4는 본 발명의 초음파 발생 장치에 대한 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈에 대한 도면이고, 도 2는 본 발명의 트랜스듀서부(100)의 정면도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 젤라틴부(300)에 대한 도면이다.

본 발명의 트랜스듀서 모듈은, 트랜스듀서부(100), 제어부 및 젤라틴부(300)를 포함할 수 있다.

상기 트랜스듀서부(100)는, 초음파를 방출하는 진동자(130)가 구비되는 복수개의 레이어(110)가 상호 일정한 각도를 형성하며 구성될 수 있다.

상기 레이어(110)는 평면형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 복수개의 상기 레이어(110)는 개별적, 선택적으로 회전 가능하게 각각이 연결될 수 있다.

구체적으로, 초음파는 BLT(Bolted Langevin type Transducers)에 교류 전압을 가하여 기계적으로 진동시킴으로써 발생된다. BLT는 기계적인 공진자로, 그 공진주파수는 부하 상태, 주변 온도, 구동전압 레벨 등에 따라 변동할 수 있다. BLT가 기계적으로 공진했을 때에 전압, 전류의 위상차가 0에 가까워지는 것을 이용하는 PLL(Phase Locked Loop) 회로를 통해 주파수를 자동 제어할 수 있다.

PLL은 입력신호와 출력신호의 위상차를 검출하고 이에 비례한 전압에 의해 출력 신호 발생기의 위상을 제어하며 출력 신호의 위상과 입력 신호의 위상을 같게 할 수 있다. PLL은 위상 비교기, 저역대 통과 필터, 오류 증폭기 및 전압 제어 발전기로 구성되는 자동 위상 제어 루프로서, 입력된 주파수와 같은 주파수로 VCO(Voltage controlled oscillator)를 발진하는 회로이다.

상기 제어부는, 상기 복수개의 레이어(110)가 형성하는 각도 또는 상기 트랜스듀서부(100)에서 출력되는 초음파의 출력 강도를 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 트랜스듀서부(100)는, 각각의 레이어(110)가 상호 연결되는 지점의 일부가 자바라 형상으로 이루어지고 상기 제어부로부터 수신한 신호에 따라 상기 레이어(110) 간의 각도를 조절할 수 있다.

그리고 상기 젤라틴부(300)는, 상기 트랜스듀서부(100)와 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈 사용자의 피부 표면 사이에 구비될 수 있다. 이때, 상기 젤라틴부(300)는, 외면이 상기 복수개의 레이어(110)가 형성하는 각도와 일치하는 각도로 형성될 수 있다.

즉, 상기 젤라틴부(300)는 상기 트랜스듀서부(100)가 일정한 각도를 형성함에 따라 상기 트랜스듀서부(100)에서 방출되는 초음파가 일정한 위치인 집속점(30)에 집속되도록 사용자의 피부 표면 사이에 구비된다. 따라서, 상기 젤라틴부(300)는, 상기 트랜스듀서부(100)에서 방출되는 초음파의 전달을 용이하게 함은 물론 일종의 렌즈 역할을 할 수 있다.

또한, 상기 젤라틴부(300)는, 표면이 막으로 형성되고, 내부는 물과 같거나 작은 손실계수를 갖는 매질로 구비될 수 있다.

상기 트랜스듀서부(100)를 구성하는 레이어(110)의 입체적 형상으로 인해 발생하는 빈 공간을 상기 젤라틴부(300)를 통해 보충함으로써 초음파 에너지를 피하지방(10)에 최대한 손실없이 도달하게 하고, 사용자의 피부 표면의 과도한 온도 상승을 억제할 수 있다.

상기 트랜스듀서부(100)에서 방출되는 초음파는 상기 젤라틴부(300)를 거쳐 사용자의 피부 내의 피하지방(10) 층의 집속점(30)에 집속되어 피하지방(10)을 분해할 수 있다. 즉, 피하지방(10) 층의 집속점(30)에 집속되는 초음파의 파동에 의한 공동현상(Cavitation)이 세포 파괴를 일으키는 방식으로 피하지방(10)이 분해될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 진동자(130)는 5mm 내지 10mm의 직경으로 형성되고, 상기 제어부는 상기 초음파의 주파수가 3MHz로 형성되게 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 레이어(110)는 3개로 형성되고, 중앙부에 위치하는 레이어(110)는 사용자의 피부 표면으로부터 10mm 이격되어 구비되고, 적어도 2개의 레이어(110)가 125도 내지 130도의 각도로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 일정한 각도를 이루는 복수개의 레이어(110)에서 방출되는 초음파는 상기 젤라틴부(300)를 거쳐 사용자의 피부로 입사됨에 따라 매질의 경계면에서 스넬(Snell)의 법칙에 의해 매질의 밀도 차에 의하여 음파 진행 방향이 바뀌며 굴절되어 일정 위치인 집속점(30)에 집속될 수 있다.

본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈을 이용한 실험에 따를 때, 주파수가 3MHz인 초음파의 출력을 1w/cm2로 하여 1초간 방출하였을 때 5.5℃ 상승하는데 약 43초가 소요되었고, 출력을 4w/cm2로 하여 1초간 방출하였을 때 5.5℃ 상승하는데 약 11초가 소요되었고, 출력을 7w/cm2로 하여 1초간 방출하였을 때 5.5℃ 상승하는데 약 6초가 소요되었고, 출력을 11w/cm2로 하여 1초간 방출하였을 때 5.5℃ 상승하는데 약 4초가 소요되었다. 그리고 출력을 16w/cm2로 하여 1초간 방출하였을 때 5.5℃ 상승하는데 약 2.6초가 소요됨을 확인할 수 있었다.

이와 관련한 장기의 손상에 대하여 흡수 계수가 0.94로 알려진 간의 경우 5.5℃ 상승하는데 약 91초가 소요되므로, 1분 30초가량의 시간이 지나야 간의 괴사가 일어나는 것을 확인하였다. 그리고 흡수 계수가 1인 신장의 경우 5.5℃ 상승하는데 약 83초가 소요되므로, 1분 20초가량의 시간이 지나야 신장의 괴사가 일어나는 것을 확인하였다.

결과적으로, 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈을 이용하더라도 약 2.6초 정도의 짧은 시간 동안 초음파의 방출로 기타 장기에는 영향을 미치지 않고 피하지방(10)만을 제거할 수 있으므로 안정적으로 사용할 수 있다.

도 4를 참조하여 본 발명의 초음파 발생 장치에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 초음파 발생 장치에 대한 도면이다.

후술하는 본 발명의 초음파 발생 장치에 있어, 전술한 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈과 동일한 용어로 기술한 구성은 동일하거나 유사한 기능이나 목적을 가지며 효과를 구현하는 것으로 이해할 수 있음은 본 발명의 통상의 기술자에 자명하다.

본 발명의 초음파 발생 장치는, 벨트부(500), 링크부(700), 트랜스듀서 모듈 및 제어부를 포함할 수 있다.

상기 벨트부(500)는, 사용자의 피하지방(10)이 많은 부분의 피부 표면의 일부를 일면이 감싸도록 형성되고, 타면에는 가이드레일이 형성될 수 있다. 상기 벨트부(500)는 일단부가 벨크로 타입이나 클립 타입으로 체결되는 등 다양한 방식으로 구비될 수 있다.

상기 링크부(700)는, 상기 벨트부(500)에 구비되는 가이드레일을 따라 이동할 수 있다. 상기 링크부(700)는 일단부는 상기 가이드레일에 이동 가능하게 체결되고, 타단부는 상기 가이드레일에 대하여 일정 각도 회전 가능하게 구비될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 링크부(700)의 구동, 즉 상기 링크부(700)가 상기 가이드레일을 이동하는 속도나 회전 각도를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는, 상기 트랜스듀서 모듈의 구동, 즉 상기 초음파의 주파수, 출력 등을 제어할 수 있다.

상기 트랜스듀서 모듈은, 상술한 본 발명의 초음파 트랜스듀서 모듈과 동일하거나 유사한 기능을 수행하는 구성으로 이해될 수 있으며, 상기 링크부(700)에 착탈 가능하게 구비되어 초음파를 방출할 수 있다.

구체적으로, 상기 트랜스듀서 모듈은, 트랜스듀서부(100) 및 젤라틴부(300)를 포함할 수 있다. 상기 트랜스듀서부(100)는, 평면형의 복수개의 레이어(110)가 상호 일정한 각도를 형성하며 구비되고, 초음파를 방출할 수 있다. 그리고 상기 젤라틴부(300)는, 상기 트랜스듀서부(100)와 사용자의 피부 표면 사이에 구비될 수 있고, 표면이 막으로 형성되고, 내부는 물과 같거나 작은 손실계수를 갖는 매질로 구비되며, 상기 복수개의 레이어(110)가 형성하는 각도와 일치하게 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제어부는, 상기 레이어(110)가 형성하는 각도를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 상기 제어부에서 송신하는 신호 값에 따라 상기 복수개의 레이어(110)는 상호 이루는 각도를 조절하여 집속되는 지점인 집속점(30)의 깊이를 달리할 수 있어 사용자의 상태 별로 이용이 가능하다.

구체적으로, 상기 레이어(110)가 상호 이루는 각도는 상술한 바와 같이 125도 내지 130도의 각도를 형성하는 것을 기본값으로 하여 사용자의 신체 사이즈와 피하지방(10) 층이 위치하는 정도를 고려하여 의사의 소견에 따라 달리 적용할 수 있다.

예를 들어, 트랜스듀서부(100)에 3개의 레이어(110)가 결합된 경우, 사용자의 피부 표면으로부터 깊숙이 위치한 피하지방(10)을 제거하기 위해서는 각 레이어(110)의 각도를 130도를 초과하게 설정하여 초음파의 집속되는 집속점(30)의 위치를 125도인 경우 보다 깊게 조절할 수 있다. 반대로, 사용자의 피부 표면으로부터 깊숙이 위치한 피하지방(10)을 제거하기 위해서는 각 레이어(110)의 각도를 125도 미만으로 설정하여 초음파의 집속되는 위치인 집속점(30)을 130도인 경우와 비교하여 얕게 조절할 수 있다.

또한, 상기 링크부(700)의 회전에 따라 상기 링크부(700)에 결합되는 상기 트랜스듀서 모듈이 일정 각도로 회전하므로 상기 가이드레일을 따라 이동하는 상기 트랜스듀서부(100)가 사용자의 신체에 적합하게 대응하여 초음파를 방출할 수 있다.

예를 들어, 상기 벨트부(500)와 접하는 사용자의 피부 표면은 비구면체로 굴곡지는 경우가 대부분이므로, 피하지방(10) 층만을 타겟팅(targeting)하기 위하여 상기 제어부에 의해 링크부(700)가 일정각도 회전할 수 있다.

따라서, 상기 링크부(700)에 따른 상기 트랜스듀서 모듈의 회전 및 레이어(110)가 상호 이루는 각도를 조절하는 것이 연동되어 의학적으로 또는 사용자가 원하는 피하지방(10)만에 대한 초음파 집속이 가능하다.

또한 본 발명의 초음파 발생 장치는 피하지방(10) 층을 확인하거나 초음파의 집속에 따른 피하지방(10)의 온도 상승 등을 확인하기 위하여 별도의 디스플레이부가 구비되어 이를 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 피하지방
30: 집속점
100: 트랜스듀서부
110: 레이어
130: 진동자
300: 젤라틴부
500: 벨트부
700: 링크부

Claims (11)

1. 일면은 사용자의 피부 표면의 일부를 감싸고, 타면에 가이드레일이 형성되는 벨트부;
   상기 벨트부에 구비되는 상기 가이드레일에 대하여 이동 및 회전 가능하게 구비되는 링크부;
   상기 링크부에 착탈 가능하고, 평면형의 복수개의 레이어가 상호 일정한 각도로 구비되며, 초음파를 방출하는 트랜스듀서모듈;
   상기 복수개의 레이어가 형성하는 각도 또는 상기 초음파의 출력 강도를 제어하고, 상기 가이드레일을 이동하는 상기 링크부의 속도 및 회전 각도를 제어하는 제어부; 및
   상기 트랜스듀서모듈과 사용자의 피부 표면 사이에 구비되되, 표면이 막으로 형성되고, 내부는 물과 같거나 작은 손실계수를 갖는 매질로 구비되며, 상기 복수개의 레이어가 형성하는 각도와 일치하게 형성되는 젤라틴부;
   상기 제어부는, 사용자의 피하지방 층만을 타겟팅하여 신체에 적합하게 초음파를 방출할 수 있도록 상기 링크부에 따른 상기 트랜스듀서 모듈의 회전 및 레이어가 상호 이루는 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생장치.
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