KR102411722B1

KR102411722B1 - 초음파 핸드피스 카트리지의 구동방법

Info

Publication number: KR102411722B1
Application number: KR1020210121048A
Authority: KR
Inventors: 김광희
Original assignee: (주)아이비아이
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2022-06-22

Abstract

본 발명은 웜과 웜휠에 의해서 진동자를 이동시킬 수 있도록 한 초음파 핸드피스 카트리지의 구동방법에 관한 것으로, 카트리지 내부 구성요소를 수용하는 수용공간을 가진 케이스(20); 상기 케이스(20)의 일단을 마감하고 상기 내부 구성요소중 일부 구성요소를 지지하는 2개의 날개를 구비하는 지지프레임(11); 핸드피스의 손잡이에 구비된 전동모터; 상기 전동모터의 회전축에 맞물리거나 상기 전동모터의 회전축에 맞물리지 않도록 하는 클러치(19); 상기 클러치의 일단에 고정되어 회전하는 웜(191); 상기 웜(191)의 회전에 연동하도록 맞물려진 웜휠(13); 상기 웜휠(13)의 중앙에 끼워져 고정된 웜샤프트(12); 상기 웜샤프트(12)의 일단에 고정되어 웜휠(13)의 회전에 연동하여 회전하는 제1 기어(14); 상기 제1 기어(14)에 맞물려져 회전하고, 상기 제1 기어(14)의 반지름보다 상대적으로 작은 반지름을 가진 제2 기어(16); 상기 제2 기어(16)가 일단에 고정되고 이송을 위한 나사산이 형성된 이송나사봉(15); 일부분이 상기 이송나사봉(15)에 끼워지고 다른 부분이 진동자를 수용하는 진동자홀더(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

초음파 핸드피스 카트리지의 구동방법{the method for driving ultrasonic handpiece cartridge}

본 발명은 초음파 핸드피스 카트리지의 구동방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 카트리지 내부에 음파전달매질이 기준수위만큼 채워져 있는지 여부를 감지하여 기준수위 미만일 경우에는 사용자에게 경보하고, 웜과 웜휠에 의해서 진동자를 이동시킬 수 있도록 한 초음파 핸드피스 카트리지의 구동방법에 관한 것이다.

등록번호 10-1623528(전후진 및 높낮이 조절이 가능한 초음파 핸드피스용 카트리지와 이를 갖춘 초음파 핸드피스)호에 따르면, "본 발명은 초음파진동자의 초점 위치를 수평 및 수직이동시키는 것이 가능해 시술이 상당히 편리하면서도 탄력적인 시술운영을 할 수 있는 전후진 및 높낮이 조절이 가능한 초음파 핸드피스에 관한 것으로서, 개구부를 구비하는 본체와; 상기 본체에 직선왕복이동가능하게 내설되는 진동자전후셔틀과; 상기 진동자전후셔틀에 승강가능하게 결합되는 진동자승강셔틀과; 오목렌즈 형태의 홈을 가지는 발진면이 상기 본체의 개구부를 향하도록 진동자고정구에 설치되어 피부 비접촉방식으로 피하지방에 초음파를 집속하여 피하지방을 열화시켜 분해하는 초음파진동자와; 상기 본체의 외부로 노출되는 노브 또는 누름부를 갖추고서, 외부로 노출된 노브를 돌리거나 또는 누름부를 눌러 상기 초음파진동자가 고정된 상기 진동자승강셔틀을 승·하강시키는 진동자승강수단과; 상기 본체에 내설되어 상기 진동자전후셔틀을 직선왕복으로 이동시키는 진동자왕복이송수단과; 상기 본체에 내설되어 상기 초음파진동자 및 상기 진동자왕복이송수단을 동작제어하는 제어스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에 의하면, 초음파진동자의 초점 위치를 수평이동시킬 수 있으므로 초음파 핸드피스를 시술자가 수시로 이동시키지 않고도 일정한 깊이로 주변영역에 위치한 피하지방을 손쉽게 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 시술대상자마다 피하지방이 위치하는 깊이가 서로 상이하더라도 초음파진동자의 초점 위치를 수직이동시키는 것도 가능해 시술이 상당히 편리하면서도 탄력적인 시술운영이 가능해진다."라고 공개된 바가 있다.

등록번호 10-1623528(전후진 및 높낮이 조절이 가능한 초음파 핸드피스용 카트리지와 이를 갖춘 초음파 핸드피스)

그러나, 종래의 이송구조는 복잡하게 구성되기 때문에 고장이 빈번하게 발생되어 수리하거나 교체하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 진동자 이송구조를 간단하게 구성함으로써 진동자 이송 고장을 예방하도록 하고, 카트리지 내부에 음파전달매질이 기준수위만큼 채워져 있는지 여부를 감지하여 기준수위 미만일 경우에는 사용자에게 경보하도록 한 초음파 핸드피스 카트리지의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 카트리지 내부 구성요소를 수용하는 수용공간을 가진 케이스(20); 상기 케이스(20)의 일단을 마감하고 상기 내부 구성요소중 일부 구성요소를 지지하는 2개의 날개를 구비하는 지지프레임(11); 핸드피스의 손잡이에 구비된 전동모터; 상기 전동모터의 회전축에 맞물리거나 상기 전동모터의 회전축에 맞물리지 않도록 하는 클러치(19); 상기 클러치의 일단에 고정되어 회전하는 웜(191); 상기 웜(191)의 회전에 연동하도록 맞물려진 웜휠(13); 상기 웜휠(13)의 중앙에 끼워져 고정된 웜샤프트(12); 상기 웜샤프트(12)의 일단에 고정되어 웜휠(13)의 회전에 연동하여 회전하는 제1 기어(14); 상기 제1 기어(14)에 맞물려져 회전하고, 상기 제1 기어(14)의 반지름보다 상대적으로 작은 반지름을 가진 제2 기어(16); 상기 제2 기어(16)가 일단에 고정되고 이송을 위한 나사산이 형성된 이송나사봉(15); 일부분이 상기 이송나사봉(15)에 끼워지고 다른 부분이 진동자를 수용하는 진동자홀더(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

실시예에 있어서, 상기 웜(191)과 인접한 양측에는 일정 간격을 두고 배치되고 서로 상이한 크기와 방향의 자기력선을 방사하는 제1 마그네트(32) 및 제2 마그네트(34)가 구비되고; 샤프트(17)에 끼워지지만 고정되지 않은상태로 이송가능한 자기센서홀더(31)가 구비되고, 이 자기센서홀더(31) 내부에는 자기력선의 크기와 방향을 검출하는 자기센서(참조부호 없음)가 수용되는 것이다.

실시예에 있어서, 상기 자기센서홀더(31)는 상기 진동자홀더(18)에 고정되어 상기 진동자홀더(18)가 이동할 때 마다 연동하여 이동함으로써, 제1 마그네트(32) 및 제2 마그네트(34)는 서로 다른 크기와 방향의 자기력선을 방사하기 때문에 자기센서에서 주기적으로 측정된 자기력선의 크기와 방향으로써 상기 진동자홀더(18)의 위치를 인식하는 것이다.

본 발명의 바람직한 효과에 따르면, 음파전달매질이 기준치 미만일 경우에는 사용자에게 경보함으로써 시술중에 동작이 문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있고, 초음파 핸드피스 카트리지의 진동자 이송 구조를 단순하게 설계함으로써 빈번한 고장을 예방할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카트리지 내부 외관을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 카트리지 내부 단면을 나타낸 단면도.
도 3은 도 1의 배면 외관을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 카트리지의 진동자 이송을 제어하는 제어부의 제어흐름을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 카트리지의 진동자 이송에 관여하는 전기 전자적 구성을 나타낸 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

참고로, 초음파는 사람의 귀가 들을 수 있는 가청주파수 영역인 16Hz~20KHz를 초과하는 주파수를 가지는 음파를 포괄하는 명칭이다. 이러한 초음파는 파장이 10cm 내지 수㎛에 불과하여 공기 속에서는 곧 감쇠되나 물이나 기름 속에서는 멀리 전파하고, 지향성도 날카로운 장점을 갖는다. 이러한 이유로 인해서 카트리지 내부에 물과 같은 음파전달매질이 구비되는데, 이러한 물은 사용하면서 증발하기 때문에 수시로 물을 보충하여야 하지만, 체크하지 않으면 카트리지가 작동하지 않는 경우가 생길 수 있다.

이를 방지하기 위해서, 본 발명의 카트리지 내부에는 일정 간격 만큼 이격된 2개의 전극을 구비하고, 제어부(도 5; 참조부호 102)는 2개의 전극(106) 사이에 전류를 흐르도록 하여 도전상태인지 절연상태인지를 여부를 통해서 음파전달매질이 있는지 없는지 여부를 검출하여 음파전달매질이 기준수위에서 검출되지 않으면 즉, 절연상태라면 붉은색 LED(105)를 점멸하도록 구성하여 사용자에게 알려주도록 한다.

도 1을 참조하면, 카트리지 내부 구성요소를 수용하는 수용공간을 가진 케이스(20)는 종단으로 갈수록 타원형 직경이 작아지도록 형성된 전방(前方)형상과 일정한 타원형 직경을 가지도록 형성된 후방(後方)형상을 가지고 있다.

상기 케이스(20)의 후방에 끼워서 상기 케이스(20)의 후방을 마감하고 상기 내부 구성요소중 일부 구성요소를 지지하는 2개의 날개를 구비하는 지지프레임(11)을 가진다.

전기 전자적 구성을 나타낸 도 5를 참조하면, 핸드피스의 손잡이에 구비된 전동모터(104)가 회전력을 제공하고, 사용자의 진동자 이송을 입력받는 좌우버튼(103)이 구비되며, 이들 구성요소를 제어하는 제어부(102)가 구비된다.

도 2를 참조하면, 상기 전동모터의 회전축에 맞물리거나 상기 전동모터의 회전축에 맞물리지 않도록 하는 클러치(19)가 구비되고, 상기 클러치(19)의 하단에 상기 클러치(19)와 일체로 형성되고 상기 클러치의 일단에 고정되어 회전하는 웜(191)이 구비된다.

상기 웜(191)의 회전에 연동하도록 맞물려진 웜휠(13), 상기 웜휠(13)의 중앙에 끼워져 고정된 웜샤프트(12), 상기 웜샤프트(12)의 일단에 고정되어 웜휠(13)의 회전에 연동하여 회전하는 제1 기어(14)가 구비된다.

상기 제1 기어(14)에 맞물려져 회전하고, 상기 제1 기어(14)의 반지름보다 상대적으로 작은 반지름을 가진 제2 기어(16)가 구비된다.

상기 제2 기어(16)가 일단에 고정되고 이송을 위한 나사산이 형성된 이송나사봉(15)이 구비되고, 일부분이 상기 이송나사봉(15)에 끼워지고 다른 부분이 진동자를 수용하는 진동자홀더(18)가 구비된다.

상술한 구성을 토대로 동작흐름을 살펴보도록 한다.

상기 전동모터가 회전하면서 상기 클러치(19) 및 상기 웜(191)이 회전한다. 상기 웜(191)은 상기 웜휠(13)을 회전시키고, 상기 웜휠(13)은 상기 웜샤프트(12) 및 상기 제1 기어(14) 그리고 상기 제2 기어(16)를 회전시킨다. 상기 제2 기어(16)는 상기 이송나사봉(15)을 회전시키면서 상기 진동자홀더(18)를 좌우로 이송하면서, 상기 진동자홀더(18)에 고정되어 수용된 진동자를 좌우로 이송하게 된다.

한편, 상술한 구조는 웜(191)과 웜휠(13)에 의한 진동자이송구조를 살펴보았는데, 이러한 구조는 사출금형에서 언더컷(under cut) 문제 즉, 금형을 한 방향으로 오픈하는 것만으로는 성형품을 깔끔하게 빼낼 수 없기 때문에 금형비용이 증가하고 금형에 잔고장이 발생할 수 있다. 이러한 언더컷문제도 고비용을 들이면 해결이 가능하지만, 경제적인 비용으로 해결하는 방법을 도모할 수 있다.

좀더 경제적인 사출금형비용을 도모하기 위해서, 상기 웜휠(13)을 반쪽만 성형하여 상술한 언더컷문제를 해결할 수 있다.

또 다른 방법으로는 웜휠(13) 대신, 웜(191)의 비틀림각과 동일하게 형성된 헬리컬기어를 적용하여 해결할 수도 있다.

상기 도 1의 배면외관을 살펴보면 도 3과 같다.

도 3을 참조하면, 상기 웜(191)과 인접한 양측에는 일정 간격을 두고 배치되고 서로 상이한 크기와 방향의 자기력선을 방사하는 제1 마그네트(32) 및 제2 마그네트(34)가 구비된다.

또한, 샤프트(17)에 끼워지지만 고정되지 않은상태로 이송가능한 자기센서홀더(31)가 구비되고, 이 자기센서홀더(31) 내부에는 자기력선의 크기와 방향을 검출하는 자기센서(101)가 수용된다.

상기 자기센서홀더(31)는 상기 진동자홀더(18)에 고정되어 상기 진동자홀더(18)가 이동할 때 마다 연동하여 이동하게 된다.

즉, 제1 마그네트(32) 및 제2 마그네트(34)는 서로 다른 크기와 방향의 자기력선을 방사하기 때문에 자기센서(101)에서 주기적으로 측정된 자기력선의 크기와 방향으로써 상기 진동자홀더(18)의 위치를 인식할 수 있게 된다.

여기서, 상기 자기센서(101)는 검출된 측정값을 카트리지 외부에 위치한 제어부로 전달하는데, 이 제어부의 제어흐름을 진동자의 이송방법을 위주로 자세히 살펴보도록 한다.

도 4를 참조하면, 제1 단계로서, 제어부 내부의 메모리에는 자기센서홀더(31)의 위치별로 자기센서(101)가 측정한 자기력선의 크기와 방향에 대한 평균값이 경과시간별로 저장되어 있는데, 이 평균값을 메모리로부터 로딩하는 단계 S1이 진행된다.

제2 단계로서, 제어부는 사용자가 버튼으로 진동자이동을 명령한 시각으로부터 경과된 현재시각 즉, 경과시간을 측정하는 단계 S2를 수행한다.

제3 단계로서, 상기 자기센서(101)로부터 상기 자기센서(101)가 자기력선의 방향과 크기를 측정한 측정값을 수신하는 단계 S3이 진행된다.

제4 단계로서, 상기 단계 S3에서 수신된 측정값과 상기 평균값을 서로 비교하여 그 차이가 1% 미만일 경우일 경우에는 본 루프를 종료하고, 그 차이가 1% 이상일 경우에는 단계 S5로 분기하는 단계 S4가 수행된다.

제5 단계로서, 상기 단계 S4에서 계산된 차이값만큼 이송하도록 상기 전동모터를 구동하는 구동명령을 상기 전동모터로 전달하는 단계 S5가 진행된다.

여기서, 상기 차이값은 상기 전동모터의 구동시간을 의미하는데, 평균값에 비해서 자기센서홀더의 위치가 앞서가 있으면 반대방향으로 역회전하게 되고, 평균값에 비해서 자기센서홀더의 위치가 뒤쳐져 있으면 진행방향으로 정회전하게 되어 평균값에 준하는 위치로 이동하게 된다.

11; 지지프레임
12; 웜샤프트
13; 웜휠
14; 제1 기어
15; 이송나사봉
16; 제2 기어
17; 샤프트
18; 진동자홀더
19; 클러치
20; 케이스
31; 자기센서홀더
32; 제1 마그네트
34; 제2 마그네트
191; 웜

Claims

카트리지 내부에는 일정 간격 만큼 이격된 2개의 전극을 구비하고, 제어부(102)는 2개의 전극 사이에 전류를 흐르도록 하여 도전상태인지 절연상태인지를 여부를 통해서 음파전달매질이 있는지 없는지 여부를 검출하도록 구성된 초음파 핸드피스 카트리지는, 카트리지 내부 구성요소를 수용하는 수용공간을 가진 케이스(20); 상기 케이스(20)의 일단을 마감하고 상기 내부 구성요소중 일부 구성요소를 지지하는 2개의 날개를 구비하는 지지프레임(11); 핸드피스의 손잡이에 구비된 전동모터; 상기 전동모터의 회전축에 맞물리거나 상기 전동모터의 회전축에 맞물리지 않도록 하는 클러치(19); 상기 클러치의 일단에 고정되어 회전하는 웜(191); 상기 웜(191)의 회전에 연동하도록 맞물려진 웜휠(13); 상기 웜휠(13)의 중앙에 끼워져 고정된 웜샤프트(12); 상기 웜샤프트(12)의 일단에 고정되어 웜휠(13)의 회전에 연동하여 회전하는 제1 기어(14); 상기 제1 기어(14)에 맞물려져 회전하고, 상기 제1 기어(14)의 반지름보다 상대적으로 작은 반지름을 가진 제2 기어(16); 상기 제2 기어(16)가 일단에 고정되고 이송을 위한 나사산이 형성된 이송나사봉(15); 일부분이 상기 이송나사봉(15)에 끼워지고 다른 부분이 진동자를 수용하는 진동자홀더(18)를 포함하고; 상기 웜(191)과 인접한 양측에는 일정 간격을 두고 배치되고 서로 상이한 크기와 방향의 자기력선을 방사하는 제1 마그네트(32) 및 제2 마그네트(34)가 구비되고; 샤프트(17)에 끼워지지만 고정되지 않은상태로 이송가능한 자기센서홀더(31)가 구비되고, 이 자기센서홀더(31) 내부에는 자기력선의 크기와 방향을 검출하는 자기센서(참조부호 없음)가 수용되며; 샤프트(17)에 끼워지지만 고정되지 않은상태로 이송가능한 자기센서홀더(31)는 상기 진동자홀더(18)에 고정되어 상기 진동자홀더(18)가 이동할 때 마다 연동하여 이동함으로써, 제1 마그네트(32) 및 제2 마그네트(34)는 서로 다른 크기와 방향의 자기력선을 방사하기 때문에 자기센서에서 주기적으로 측정된 자기력선의 크기와 방향으로써 상기 진동자홀더(18)의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 초음파 핸드피스 카트리지의 구동방법에 있어서,
상기 자기센서홀더(31)는 상기 진동자홀더(18)에 고정되어 상기 진동자홀더(18)가 이동할 때 마다 연동하여 이동하게 되므로, 제1 마그네트(32) 및 제2 마그네트(34)는 서로 다른 크기와 방향의 자기력선을 방사하기 때문에 자기센서(101)에서 주기적으로 측정된 자기력선의 크기와 방향으로써 상기 진동자홀더(18)의 위치를 인식할 수 있게 되며, 상기 자기센서(101)는 검출된 측정값을 카트리지 외부에 위치한 제어부로 전달하도록 구성하고;
상기 제어부의 제어흐름중 진동자의 이송방법은,
제1 단계로서, 제어부 내부의 메모리에는 자기센서홀더(31)의 위치별로 자기센서(101)가 측정한 자기력선의 크기와 방향에 대한 평균값이 경과시간별로 저장되어 있는데, 이 평균값을 메모리로부터 로딩하는 단계 S1이 진행되며;
제2 단계로서, 제어부는 사용자가 버튼으로 진동자이동을 명령한 시각으로부터 경과된 현재시각 즉, 경과시간을 측정하는 단계 S2를 수행하며;
제3 단계로서, 상기 자기센서(101)로부터 상기 자기센서(101)가 자기력선의 방향과 크기를 측정한 측정값을 수신하는 단계 S3이 진행되며;
제4 단계로서, 상기 단계 S3에서 수신된 측정값과 상기 평균값을 서로 비교하여 그 차이가 1% 미만일 경우일 경우에는 본 루프를 종료하고, 그 차이가 1% 이상일 경우에는 단계 S5로 분기하는 단계 S4가 수행되며;
제5 단계로서, 상기 단계 S4에서 계산된 차이값만큼 이송하도록 상기 전동모터를 구동하는 구동명령을 상기 전동모터로 전달하는 단계 S5가 진행되며;
상기 차이값은 상기 전동모터의 구동시간을 의미하는데, 평균값에 비해서 자기센서홀더의 위치가 앞서가 있으면 반대방향으로 역회전하게 되고, 평균값에 비해서 자기센서홀더의 위치가 뒤쳐져 있으면 진행방향으로 정회전하게 되어 평균값에 준하는 위치로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 초음파 핸드피스 카트리지의 구동방법.
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