KR102529092B1 - 집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치 - Google Patents

집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이용자의 두개골에 초음파를 조사하여 정보를 획득하는 장치로서, 초음파를 생성하여 조사하는 공간을 제공하는 장치본체; 두개골에 레이저를 조사하고 조사된 레이저를 이용하여 두개골에 대한 정보를 획득하는 정보 수집유닛; 상기 장치본체의 일부분에 구비되며 두개골을 향해서 초음파를 조사하는 초음파 조사유닛; 및 상기 장치본체의 일부분에 구비되며 상기 정보 수집유닛과 상기 초음파 조사유닛에 각각 연결되어 상기 정보 수집유닛과 상기 초음파 조사유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치{FOCUSED ULTRASONIC MODULE DISTANCE AND ANGLE INFORMATION ACQUISITION DEVICE}
본 발명은 복수 개의 레이저를 이용하여 집속초음파의 조사각과 조사거리를 측정하는 집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치에 관한 것이다.
고강도 집속 초음파(High intensity focused ultrasound)를 이용한 초음파 집속장치는 오목렌즈 형태 등 여러 가지 형태의 초음파집속기를 포함하는데, 이는 초음파를 집속하여 특정한 부위의 온도를 60℃ 이상 올려 암세포, 종양, 자궁근종 등과 같은 몸 속의 치료부위를 고온으로 익혀 괴사시키는 방식으로 치료하는 외과적 치료 의료 장비이다.
고강도 집속 초음파의 개념은 1942년 처음 소개되었으며, 2000년대 초 옥스퍼드 대학에서 간암과 신장 치료에 고강도 집속 초음파 방식이 치료에 효과적임을 입증한 후 중국에서 최초로 의료기기로 인정받아 현재 다수의 고강도 초음파 집속장치가 제품화되어 판매되고 있다.
고강도 집속 초음파 집속장치에 의한 열은 정상세포와 병든 세포의 온도에 따른 저항성의 차이를 이용한 방법으로 정상세포의 경우 일정 온도 이상에서 손상을 받게 되더라도 회복이 되는 반면, 병든 세포의 경우는 일정 온도 이상에서 일정 시간 이상 노출이 되면 괴사하는 특징을 바탕으로 한다.
체내에 존재하는 종양 등의 세포의 위치를 확인한 후 고강도 집속 초음파 집속기의 정밀 제어를 통한 초음파 집속은 환자의 외부적인 절개 과정 없이 인체 내부의 특정 위치에 직접적으로 열을 가할 수 있어 기존의 침습에 의한 수술 방식에 비해 매우 효과적으로 치료할 수 있다. 치료하고자 하는 환부에 직접 자극을 가하는 점에서 한방의 침술과 유사하나 고온을 전달하여 환부를 괴사시키는 점에서는 외과적 수술과 유사한 점이 있다.
현재 고강도 집속 초음파 집속장치의 치료 순서는 먼저 엠알아이(MRI) 또는 초음파 검사장비를 통한 인체 내부진단을 실행하여 환자의 환부 위치를 확인하고, 확인된 환부가 고강도 집속 초음파 집속기의 초점 범위에 들어오도록 환자를 위치한 후 초음파 집속기를 정밀 제어하여 치료를 시행한다. 초음파를 이용하여 환부를 관할하는 방식이 초음파인 경우를 초음파 영상 유도방식이라고 하며, 자기공명인 경우를 자기공명 유도방식이라고 한다.
이중 실시간 측정이 가능한 것은 초음파영상 유도방식이며 현재 널리 사용되고 있다. 보통 초음파집속장치의 중앙에 구비된 영상 탐지부에서 초음파 영상을 취득한다.
한편 초음파를 집속하는 초음파 집속장치는 오목렌즈 형태를 갖는 초음파집속기 방식과 소형렌즈 배열의 초음파집속기 방식 등이 있다.
한편, 복잡한 사회 생활에서 과도한 스트레스의 증가와 이를 해소할 수 있는 시간과 여가 활동 등의 부족으로 인하여 각종의 스트레스성의 뇌질환이 증가하여 이에 대한 예방이나 치료에 대한 관심이 증가하고 있는 상황에서, 뇌를 정확하게 스캔하거나 관찰하여 정확하고 정밀한 진단이나 수술과 이에 사용되는 장비나 장치들에 대한 수요는 증가하고 있는 추세이며, 이를 위해 레이저나 초음파를 이용하는 거리 및 각도 정보 획득 장치를 통해서 정밀한 측정 및 관측이 가능한 기기들에 대한 개발이 확대됨에 따라 의료기기 산업에서 이용될 가능성이 높다고 판단된다.
대한민국 등록특허 제10-1771988호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 스컬에 집속초음파를 수직으로 조사하기 위하여 집속초음파 트랜스듀서 주위에 8개의 레이저를 달고 중심부에 카메라가 배치되어, 두개골에 조사되는 8개의 레이저 스팟의 형상과 직경에 따라 집속초음파 발생 모듈의 조사각과 조사거리에 대한 정보를 획득하는 집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 이용자의 두개골에 초음파를 조사하여 정보를 획득하는 장치로서, 초음파를 생성하여 조사하는 공간을 제공하는 장치본체; 두개골에 레이저를 조사하고 조사된 레이저를 이용하여 두개골에 대한 정보를 획득하는 정보 수집유닛; 상기 장치본체의 일부분에 구비되며 두개골을 향해서 초음파를 조사하는 초음파 조사유닛; 및 상기 장치본체의 일부분에 구비되며 상기 정보 수집유닛과 상기 초음파 조사유닛에 각각 연결되어 상기 정보 수집유닛과 상기 초음파 조사유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정보 수집유닛은, 상기 장치본체의 일부분에 적어도 하나 이상으로 구비되어 레이저를 조사하는 레이저 모듈; 및 상기 레이저 모듈의 중심부에 위치하여 상기 레이저 모듈에서 조사되는 레이저의 조사각과 조사거리를 촬영하는 카메라;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 초음파 조사유닛은, 초음파를 생성하여 조사하는 초음파 조사부재; 및 상기 초음파 조사부재에서 조사된 초음파를 집속 초음파로 변환시켜 내보내는 트랜스듀서;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 정보 수집유닛을 통해서 상기 초음파 조사유닛에서 조사되는 초음파의 조사각과 조사거리를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 두개골에 초음파 조사유닛을 이용하여 집속초음파를 수직으로 조사하기 위하여 집속초음파 트랜스듀서 주위에 8개의 레이저로 구성된 레이저 모듈을 설치하고, 중심부에 카메라가 배치되어, 두개골에 조사되는 8개의 레이저 스팟의 형상과 직경에 따라 집속초음파 발생 모듈의 조사각과 조사거리에 대한 정보를 획득할 수 있고, 즉, 8개의 레이저 스팟의 직경을 잼으로써 집속초음파 발생 모듈의 조사거리를 정확하게 측정할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치의 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치의 블록도이다.
도 1내지 도 2에 도시된 바와 같이, 이용자의 두개골에 초음파를 조사하여 정보를 획득하는 장치로서, 본 발명은 장치본체(100), 정보 수집유닛(110), 초음파 조사유닛(120) 및 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.
장치본체(100)는 초음파를 생성하여 조사하는 공간을 제공할 수 있다.
정보 수집유닛(110)은 두개골에 레이저(30)를 조사하고 조사된 레이저(30)를 이용하여 두개골에 대한 정보를 획득할 수 있다.
정보 수집유닛(110)은 레이저 모듈(112) 및 카메라(114)를 포함할 수 있다.
레이저 모듈(112)은 장치본체(100)의 일부분에 적어도 하나 이상으로 구비되어 레이저(30)를 조사할 수 있다. 구체적으로, 레이저 모듈(112)은 장치본체(100)의 일부분에 각각 8개의 레이저 발사체가 설정된 모양이나 간격으로 설치될 수 있는데, 주로 원형상을 형성하면서 두개골을 향하여 레이저(30)를 다양한 방향이나 각도로 조사하여 초음파 조사유닛(120)에서 조사되는 초음파에 대한 조사각이나 조사거리에 대한 분석이나 측정이 가능하다.
카메라(114)는 레이저 모듈(112)의 중심부에 위치하여 레이저 모듈(112)에서 조사되는 레이저(30)의 조사각과 조사거리를 촬영할 수 있다. 구체적으로, 카메라(114)는 8개의 레이저(30)가 형성하는 원형상의 레이저 모듈(112)의 중심부에 위치하여 레이저 모듈(112)에서 조사되는 레이저(30)의 조사각과 조사거리를 촬영하여 컨트롤러(130)에 제공함으로써 초음파 조사유닛(120)을 통해서 두개골에 조사되는 초음파의 정확한 조사각이나 조사거리에 대한 정보 획득이 가능하다.
구체적으로, 정보 수집유닛(110)은 다수 개의 레이저(30)를 집속초음파를 조사하는 초음파 조사유닛(120)의 주의에 배치하여 집속초음파의 두개골에 대한 조사각과 조사거리를 정확하게 측정이 가능하도록 레이저의 배치의 변동이나 가감될 수 있고, 또한, 레이저 모듈(112)은 컨트롤러(130)의 제어에 의해 작동이 제어되면서 보다 정밀하고 정확한 정보가 측정될 수 있다.
초음파 조사유닛(120)은 장치본체(100)의 일부분에 구비되며 두개골을 향해서 초음파를 조사할 수 있다.
초음파 조사유닛(120)은 초음파 조사부재(122) 및 트랜스듀서(124)를 포함할 수 있다.
초음파 조사부재(122)는 초음파를 생성하여 조사할 수 있다.
트랜스듀서(124)는 초음파 조사부재(122)에서 조사된 초음파를 집속 초음파로 변환시켜 내보낼 수 있다. 구체적으로, 집속 초음파 치료란, 고강도의 초음파에너지를 한 곳에 모을 때 초점에서 발생하는 65~100℃의 고열을 이용해 조직을 태워 없애는 방법으로, 트랜스듀서(124)를 이용하여 초음파를 변환시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 트랜스듀서(124)는 어떤 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환하는 장치를 말하며 어떤 계측치를 전류로 변환시켜 먼 거리로 신호를 전달해주는 데 이용된다. 예를 들어, 압전변환기가 있으며, 로드셀, 진공센서, LVDT, PH센서 등이 있다.
고강도 집속 초음파(High intensity focused ultrasound)를 이용한 초음파 조사유닛(120)은 오목렌즈 형태 등 여러 가지 형태의 초음파집속기를 포함하는데, 이는 초음파를 집속하여 특정한 부위의 온도를 60℃ 이상 올려 암세포, 종양, 자궁근종 등과 같은 몸 속의 치료부위를 고온으로 익혀 괴사시키는 방식으로 치료하는 외과적 치료 의료 장비이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 조사유닛(120)은 선집속 초음파 트랜스듀서(A),RF 발진회로, 펑션제너레이터, 디지털 제어 발진기(DCO, Digitally Controlled Oscillator)소자를 포함하는 주파수 가변 회로, 시리얼 통신 회로, 복수의 시분할 제어 회로, 디지털 신호 처리 장치(DSP, digital signal processor), 복합 프로그램 가능 논리 소자(CPLD, Complex programmable logic device)를 포함하는 제어회로, 터치 LCD 및 전원공급장치(SMPS)를 포함할 수 있고, 전원공급장치의 구동 전압을 조정하여 선집속 트랜스듀서의 초음파 출력 강도를 조정할 수 있는 구동 전압 조정 회로를 더 구비할 수 있다.
컨트롤러(130)는 장치본체(100)의 일부분에 구비되며 정보 수집유닛(110)과 초음파 조사유닛(120)에 각각 연결되어 정보 수집유닛(110)과 초음파 조사유닛(120)의 작동을 제어할 수 있다.
컨트롤러(130)는 정보 수집유닛(110)을 통해서 초음파 조사유닛(120)에서 조사되는 초음파의 조사각과 조사거리를 측정할 수 있다. 구체적으로,
본 발명의 일실시예에 따른 집속초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치는, 컨트롤러(130)의 제어에 의해 정보 수집유닛(110)을 통해서 수집되는 두개골에 향해 조사된 레이저(30)의 조사각이나 조사거리에 대한 정보나 정보 수집유닛(110)을 통해서 분석된 정보를 기반하여 초음파 조사유닛(120)으로부터 두개골에 조사되는 초음파의 정확한 조사각이나 조사거리에 대한 정보를 출력해서 보여주는 디스플레이(미도시)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 두개골에 초음파 조사유닛(120)을 이용하여 집속초음파를 수직으로 조사하기 위하여 집속초음파 트랜스듀서(124) 주위에 8개의 레이저(30)로 구성된 레이저 모듈(112)을 설치하고, 중심부에 카메라(114)가 배치되어, 두개골에 조사되는 8개의 레이저(30) 스팟의 형상과 직경에 따라 집속초음파 발생 모듈의 조사각과 조사거리에 대한 정보를 획득할 수 있고, 즉, 8개의 레이저(30) 스팟의 직경을 잼으로써 집속초음파 발생 모듈의 조사거리를 정확하게 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 정보 획득 장치
30 : 레이저
100 : 장치본체
110 : 정보 수집유닛
112 : 레이저 모듈
114 : 카메라
120 : 초음파 조사유닛
122 : 초음파 조사부재
124 : 트랜스듀서
130 : 컨트롤러

Claims (4)

  1. 이용자의 두개골에 초음파를 조사하여 정보를 획득하는 장치로서,
    초음파를 생성하여 조사하는 공간을 제공하는 장치본체;
    두개골에 레이저를 조사하고 조사된 레이저를 이용하여 두개골에 대한 정보를 획득하는 정보 수집유닛;
    상기 장치본체의 일부분에 구비되며 두개골을 향해서 초음파를 조사하는 초음파 조사유닛; 및
    상기 장치본체의 일부분에 구비되며 상기 정보 수집유닛과 상기 초음파 조사유닛에 각각 연결되어 상기 정보 수집유닛과 상기 초음파 조사유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 초음파 조사유닛은,
    초음파를 생성하여 조사하는 초음파 조사부재;
    상기 초음파 조사부재에서 조사된 초음파를 집속 초음파로 변환시켜 내보내는 트랜스듀서; 및
    전원공급장치의 구동 전압을 조정하여 상기 트랜스듀서의 초음파 출력 강도를 조정할 수 있는 구동 전압 조정 회로;를 포함하며,
    상기 정보 수집유닛은,
    상기 트랜스듀서 주위에 8개의 레이저로 구성되는 레이저 모듈; 및
    상기 레이저 모듈의 중심부에 위치하여 상기 레이저 모듈에서 조사되는 레이저의 조사각과 조사거리를 촬영하는 카메라;를 포함하되,
    상기 컨트롤러는 두개골에 조사되는 8개의 레이저 스팟의 형상에 따라 조사되는 레이저의 조사각을 측정하고, 상기 레이저 스팟의 직경을 측정하여 조사되는 레이저의 조사거리를 측정하여, 집속초음파가 수직으로 조사되도록 상기 초음파 조사유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 집속 초음파 모듈 거리 및 각도 정보 획득 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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