KR102553256B1 - 트랜스듀서의 왕복 이동 방식을 채용한 초음파 장치 - Google Patents

트랜스듀서의 왕복 이동 방식을 채용한 초음파 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 초음파 장치는 초음파를 발생시키는 트랜스듀서를 포함하는 카트리지; 및 상기 트랜스듀서를 이동시키는 이동 장치를 포함하고, 상기 이동 장치는 이동 본체, 상기 이동 본체에 위치되며 상기 트랜스듀서와 연결되어 함께 이동하는 이동 블록, 상기 이동 블록과 연결되는 이동 연결 부재, 및 상기 이동 연결 부재와 체결되어 상기 이동 블록을 왕복 이동시키는 스크류부를 포함하고, 상기 스크류부는 양방향 나사선을 가진다.

Description

트랜스듀서의 왕복 이동 방식을 채용한 초음파 장치 {ULTRASOUND APPARATUS WITH RECIPROCATING TRANSFER WAY OF TRANSDUCER}
본 발명은 초음파 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트랜스듀서의 왕복 이동 방식을 채용한 고강도 집속 초음파를 이용하는 초음파 장치에 관한 것이다.
최근 들어 피부 미용이나 비만 치료 등을 위한 다양한 시술들이 개발되고 있으며, 이러한 다양한 시술들 가운데 비침습적인 방식으로 수행되는 시술에 대한 관심이 높아지고 있다.
비침습적인 시술을 위하여 초음파가 폭넓게 활용되고 있으며, 그 중에서도 고강도 집속 초음파(High Intensity focused ultrasound, HIFU)를 이용하는 초음파 장치가 최근 각광받고 있다. 예컨대, 고강도 집속 초음파를 피부 조직 내부에 조사하여 페이스 리프팅(face lifting) 또는 스킨 타이트닝(skin tightening) 등 피부 미용을 위한 시술을 비침습적으로 수행하는 초음파 장치나, 고강도 집속 초음파를 피하 지방층에 조사하여 지방 조직을 비침습적으로 태우거나 녹여 분해키는 방식으로 비만 치료를 위한 시술을 비침습적으로 수행하는 초음파 장치들이 개발되고 있다.
피부 미용을 위한 시술에 사용되는 고강도 집속 초음파 장치는 이미지 모니터, 초음파 제어부, 및 핸드 피스로 구성되어 있으며, 핸드 피스에는 초음파를 발생시키는 트랜스듀서가 포함된 카트리지가 결합되어 있다.
이러한 초음파 장치는 초음파를 발생시키는 트랜스듀서(transducer)가 한 방향의 나사선을 가지는 스크류부를 정방향 및 역방향으로 회전 운동하여 왕복 직선 운동을 하는 구조이다. 이 경우, 구동 모터의 회전 방향을 제어하기 위해 방향 전환 전 감속 구간 및 방향 전환 후 가속 구간이 발생하게 되므로, 불필요한 이동 구간이 발생하며, 왕복 운동 시 소요되는 시간도 증가하게 된다.
본 발명에서는 왕복 운동 시 소요되는 시간을 단축하고, 구동 모터의 제어가 간단한 초음파 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 트랜스듀서의 왕복 이동 방식을 채용한 초음파 장치는 초음파를 발생시키는 트랜스듀서를 포함하는 카트리지; 및 상기 트랜스듀서를 이동시키는 이동 장치를 포함하고, 상기 이동 장치는 이동 본체, 상기 이동 본체에 위치되며 상기 트랜스듀서와 연결되어 함께 이동하는 이동 블록, 상기 이동 블록과 연결되는 이동 연결 부재, 및 상기 이동 연결 부재와 체결되어 상기 이동 블록을 왕복 이동시키는 스크류부를 포함하고, 상기 스크류부는 양방향 나사선을 가진다.
상기 양방향 나사선은 상기 스크류부의 표면에서 제1 사선 방향을 따라 형성되는 제1 나사선, 상기 스크류부의 표면에서 상기 제1 사선 방향과 교차하는 제2 사선 방향을 따라 형성되는 제2 나사선, 및 그리고 상기 제1 나사선과 상기 제2 나사선을 연결하는 연결 나사선을 포함할 수 있다.
상기 연결 나사선은 상기 스크류부의 일측에 형성되는 제1 연결 나사선, 및 상기 스크류부의 타측에 형성되는 제2 연결 나사선을 포함할 수 있다.
상기 이동 연결 부재는 상기 양방향 나사선에 삽입되어 상기 양방향 나사선을 따라 진행할 수 있다.
상기 이동 연결 부재는 상기 양방향 나사선에 삽입되는 삽입부, 그리고 상기 삽입부와 연결되며 상기 이동 블록과 체결되는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 이동 연결 부재가 상기 제1 연결 나사선을 통과한 후에는 상기 이동 블록의 진행 방향이 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 변경되고, 상기 이동 연결 부재가 상기 제2 연결 나사선을 통과한 후에는 상기 이동 블록의 진행 방향이 상기 제2 방향에서 상기 제1 방향으로 변경될 수 있다.
상기 이동 장치는 상기 스크류부에 구동력을 제공하는 구동 모터, 및 상기 이동 블록에 연결되며, 상기 이동 블록이 왕복 이동하도록 가이드하는 한 쌍의 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 이동 장치는 상기 이동 본체에 설치되며 상기 이동 블록의 움직임을 감지하는 모션 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 카트리지는 상기 카트리지의 하단부에 설치되어 외부에 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치는 스크류부에 양방향 나사선을 형성함으로써, 스크류부의 회전 방향을 변경하지 않고도 이동 블록(222)을 제1 방향 및 제2 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다. 따라서, 이동 블록의 방향 전환 전 감속 구간 및 방향 전환 후 가속 구간이 필요하지 않으므로 불필요한 이동 구간을 최소화할 수 있어 왕복 운동 시 소요되는 시간도 최소화시킬 수 있다.
또한, 구동 모터가 스크류부를 일 방향으로 회전시켜 이동 블록을 왕복 이동시킬 수 있으므로, 구동 모터의 회전 방향 변경에 대한 별도의 제어 장치가 요구되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 이동 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 스크류부에 이동 연결 부재가 결합하는 상태를 설명하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 스크류부의 회전에 따라 이동 연결 부재가 이동하는 상태를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 이동 장치의 평면도이며, 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치는 시술 대상자에게 HIFU를 조사하기 위한 트랜스듀서(120)를 포함하는 카트리지(Cartridge)(100), 그리고 시술 대상자에 HIFU를 조사하는 시술 범위를 조절하기 위한 핸드 피스(Hand piece)(200)를 포함한다.
카트리지(100)는 카트리지 본체(110), 그리고 초음파를 발생시키는 트랜스듀서(Transducer)(120)를 포함할 수 있다.
카트리지 본체(110)의 내부에 트랜스듀서(120)가 설치될 수 있다. 트랜스듀서(120)는 시술 대상자에게 HIFU를 조사하여 시술할 수 있다.
핸드 피스(200)는 핸드 피스 본체(210), 및 핸드 피스 본체(210) 내부에 설치되며 트랜스듀서(120)를 이동시키는 이동 장치(220)를 포함할 수 있다.
핸드 피스 본체(210)는 대략 직육면체 형상을 가지나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상이 가능하다.
이동 장치(220)는 이동 본체(221), 이동 블록(222), 이동 연결 부재(223, 도 3 참조), 그리고 스크류부(224), 구동 모터(225), 그리고 한 쌍의 가이드 부재(226)를 포함할 수 있다.
이동 본체(221)는 이동 블록(222), 이동 연결 부재(223), 그리고 스크류부(224)를 지지할 수 있다.
이동 블록(222)은 이동 본체(221)에 위치되며 트랜스듀서(120)와 연결되어 함께 이동할 수 있다. 이동 블록(222)의 상부에는 제1 마그네틱 부재(11)가 설치될 수 있다.
이동 연결 부재(223)는 이동 블록(222)과 스크류부(224)를 연결시킬 수 있다.
스크류부(224)는 이동 연결 부재(223)와 체결되어 스크류부(224)의 회전에 의해 이동 블록(222)을 왕복 이동시킬 수 있다. 스크류부(224)는 양방향 나사선(40)을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 스크류부(224)에 이동 연결 부재가 결합하는 상태를 설명하는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 스크류부의 회전에 따라 이동 연결 부재가 이동하는 상태를 설명하는 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 양방향 나사선(40)은 스크류부(224)의 표면에서 제1 사선 방향(Y1)을 따라 형성되는 제1 나사선(P1), 스크류부(224)의 표면에서 제1 사선 방향(Y1)과 교차하는 제2 사선 방향(Y2)을 따라 형성되는 제2 나사선(P2), 및 제1 나사선(P1)과 제2 나사선(P2)을 연결하는 연결 나사선(P3)을 포함할 수 있다.
그리고, 연결 나사선(P3)은 스크류부(224)의 일측에 형성되는 제1 연결 나사선(P31), 및 스크류부(224)의 타측에 형성되는 제2 연결 나사선(P32)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 연결 나사선(P31)은 제1 서브 연결 나사선(P311), 제1 서브 연결 나사선(P311)과 교차하는 제2 서브 연결 나사선(P312), 그리고 제1 서브 연결 나사선(P311)과 제2 서브 연결 나사선(P312)을 연결하며 방향을 변경하는 제1 방향 변경 나사선(P313)을 포함할 수 있다.
유사하게, 제2 연결 나사선(P32)은 제3 서브 연결 나사선(P321), 제3 서브 연결 나사선(P321)과 교차하는 제4 서브 연결 나사선(P322), 그리고 제3 서브 연결 나사선(P321)과 제4 서브 연결 나사선(P322)을 연결하며 방향을 변경하는 제2 방향 변경 나사선(P323)선을 포함할 수 있다.
이동 연결 부재(223)는 양방향 나사선(40)에 삽입되어 양방향 나사선(40)을 따라 진행할 수 있다. 이동 연결 부재(223)는 양방향 나사선(40)에 삽입되는 삽입부(231), 그리고 삽입부(231)와 연결되며 이동 블록(222)의 블록 홈(222a)에 체결되는 연결부(232)를 포함할 수 있다. 이동 연결 부재(223)의 이동에 따라 이동 연결 부재(223)에 체결된 이동 블록(222)도 함께 이동하며, 이동 블록(222)의 이동에 따라 이동 블록(222)에 마그네틱 결합된 트랜스듀서(120)도 함께 이동하게 된다. 이 때, 이동 블록(222)의 상부에 설치된 제1 마그네틱 부재(11)는 트랜스듀서(120)의 하부에 설치된 제2 마그네틱 부재(12)와 마그네틱 결합된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 구동 모터(225)에 의해 스크류부(224)가 일 방향(R)으로 회전하는 경우, 제1 나사선(P1)에 삽입된 이동 연결 부재(223)는 제1 방향(X1)으로 진행하게 된다(S1).
계속해서, 스크류부(224)가 일 방향(R)으로 회전하는 경우, 이동 연결 부재(223)는 스크류부(224)의 일측에 형성된 제1 서브 연결 나사선(P311)에 위치하게 된다. 제1 서브 연결 나사선(P311)에 삽입된 이동 연결 부재(223)는 스크류부(224)의 회전에 따라 제1 방향(X1)으로 진행하게 된다(S2).
계속해서, 스크류부(224)가 일 방향으로 회전하는 경우, 이동 연결 부재(223)는 제1 서브 연결 나사선(P311)에 연결된 제1 방향 변경 나사선(P313)을 통과하여 제2 서브 연결 나사선(P312)에 위치하게 된다. 제2 서브 연결 나사선(P312)에 위치하는 이동 연결 부재(223)는 스크류부(224)의 회전에 따라 제1 방향(X1)과 반대 방향인 제2 방향(X2)으로 진행하게 된다(S3). 이와 같이, 이동 연결 부재(223)는 제1 방향 변경 나사선(P313)을 통과하며, 이동 연결 부재(223)의 진행 방향이 제1 방향(X1)에서 제2 방향(X2)으로 변경될 수 있다.
즉, 이동 연결 부재(223)가 제1 연결 나사선(P31) 즉, 제1 서브 연결 나사선(P311), 제1 방향 변경 나사선(P313), 그리고 제2 서브 연결 나사선(P312)을 차례로 진행한 후에는 이동 블록(222)의 진행 방향이 제1 방향(X1)에서 제2 방향(X2)으로 변경될 수 있다.
계속해서, 스크류부(224)가 일 방향(R)으로 회전하는 경우, 제2 서브 연결 나사선(P312)에 연결된 제2 나사선(P2)에 삽입된 이동 연결 부재(223)는 제2 방향(X2)으로 진행하게 된다(S4).
유사하게, 스크류부(224)가 일 방향(R)으로 회전하는 경우, 이동 연결 부재(223)는 스크류부(224)의 타측에 형성된 제2 연결 나사선(P32) 즉, 제3 서브 연결 나사선(P321), 제2 방향 변경 나사선(P323), 그리고 제4 서브 연결 나사선(P322)을 차례로 진행한 후에는 이동 블록(222)의 진행 방향이 제2 방향(X2)에서 제1 방향(X1)으로 다시 변경될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치는 스크류부(224)에 양방향 나사선(40)을 형성함으로써, 스크류부(224)의 회전 방향을 변경하지 않고도 이동 블록(222)을 제1 방향(X1) 및 제2 방향(X2)으로 왕복 이동시킬 수 있다. 따라서, 이동 블록(222)의 방향 전환 전 감속 구간 및 방향 전환 후 가속 구간이 필요하지 않으므로 불필요한 이동 구간을 최소화할 수 있어 왕복 운동 시 소요되는 시간도 최소화시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 구동 모터(225)는 스크류부(224)에 구동력을 제공하여 스크류부(224)를 일 방향(R)으로 회전시킴으로써, 이동 블록(222)을 왕복 이동시킬 수 있다. 이와 같이, 구동 모터(225)가 스크류부(224)를 일 방향으로 회전시켜 이동 블록(222)을 왕복 이동시킬 수 있으므로, 구동 모터(225)의 회전 방향 변경에 대한 별도의 제어 장치가 요구되지 않는다.
한 쌍의 가이드 부재(226)는 이동 블록(222)을 관통하며 이동 블록(222)이 제1 방향(X1) 및 제2 방향(X2)을 따라 왕복 이동하도록 가이드할 수 있다. 한 쌍의 가이드 부재(226)은 스크류부(224)의 양측에 각각 위치하는 제1 가이드 부재(261) 및 제2 가이드 부재(262)을 포함할 수 있다.
이동 장치(220)는 제1 방향(X1) 및 제2 방향(X2)으로 왕복 이동하는 이동 블록(222)의 위치를 제어하는 위치 제어부(60)를 더 포함할 수 있다. 위치 제어부(60)는 스크류부(224)에 대응하여 이동 본체(221)에 설치되는 위치 판별부(61), 그리고 구동 모터(225)에 설치되는 엔코더(62)를 포함할 수 있다. 위치 판별부(61)는 전기적 저항의 차이로 이동 블록(222)의 위치를 판별하는 가변 저항 또는 광량의 차이로 이동 블록(222)의 위치를 판별하는 포토 센서를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치의 카트리지(100)는 압력 센서(400)를 더 포함할 수 있다.
압력 센서(400)는 카트리지(100)의 하단부 즉, 카트리지 본체(110)의 하단부에 설치되어 외부에 가해지는 압력을 측정할 수 있다.
종래의 초음파 장치는 카트리지 내부의 트랜스듀서의 위치에 따라 1 내지 5 mm의 시술 깊이를 갖는다. 그러나, 시술자가 시술 부위에 핸드 피스로 카트리지를 가압하는 압력에 따라 시술 깊이가 더 깊어지거나 낮아질 수 있으므로, 시술자의 숙련도에 따라 치료 효과가 결정되므로 시술 깊이가 일정하지 않게 된다.
그러나, 본 실시예에 따른 초음파 장치는 카트리지(100)의 하단부에 압력 센서(400)를 설치함으로써, 시술 부위에 가해지는 핸드 피스의 압력을 측정하여 정확한 압력이 가해졌을 경우, 빛 또는 소리를 이용하여 시술자가 핸드 피스의 압력을 인지하게 할 수 있다. 따라서, 시술자의 숙련도에 관계없이 동일한 치료 효과가 나오게 할 수 있다.
이동 장치(220)는 모션 센서(500)를 더 포함할 수 있다. 모션 센서(500)는 이동 본체(221)에 설치되며 이동 블록(222)의 움직임을 감지할 수 있다.
종래의 초음파 장치는 시술자가 핸드 피스를 움직여 시술 부위를 이동하여 여러 시술 부위에 초음파를 조사하였으나, 시술 부위로의 이동을 정확하게 확인할 수 없으므로, 카트리지가 시술 부위로 정확하게 이동하지 않은 경우, 동일한 부위에 다시 열을 가해질 수 있어 시술 부위의 피부가 괴사할 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 초음파 장치는 핸드 피스(200)의 이동 본체(221)에 모션 센서(500)를 설치함으로써, 이동 블록(222)의 모션을 감지한 후 시술 부위로 이동이 확인되는 경우 다시 초음파를 조사할 수 있다. 즉, 모션 센서(500)로 이동 블록(222)의 시술 위치를 확인한 후, 빛 또는 소리를 이용하여 시술자가 시술 부위의 위치를 정확하게 확인하게 할 수 있다. 따라서, 시술자가 초음파 조사 위치를 매번 확인하지 않아도 되며, 연속 모드로 초음파 장치를 작동시키는 경우에도 동일한 시술 부위에 열을 가하는 경우가 발생하지 않으므로, 시술 부위의 피부가 괴사하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 모션 센서(500)는 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서 등을 포함할 수 있다.
본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 카트리지 110: 카트리지 본체
120: 트랜스듀서 200: 핸드 피스
210: 핸드 피스 본체 220: 이동 장치
221: 이동 본체 222: 이동 블록
223: 이동 연결 부재 224: 스크류부
225: 구동 모터 226: 가이드 부재

Claims (9)

  1. 초음파를 발생시키는 트랜스듀서를 포함하는 카트리지; 및
    상기 트랜스듀서를 이동시키는 이동 장치
    를 포함하고,
    상기 이동 장치는
    이동 본체,
    상기 이동 본체에 위치되며 상기 트랜스듀서와 연결되어 함께 이동하는 이동 블록,
    상기 이동 블록과 연결되는 이동 연결 부재, 및
    상기 이동 연결 부재와 체결되어 상기 이동 블록을 왕복 이동시키는 스크류부
    를 포함하고,
    상기 스크류부는 양방향 나사선을 가지는 초음파 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 나사선은
    상기 스크류부의 표면에서 제1 사선 방향을 따라 형성되는 제1 나사선,
    상기 스크류부의 표면에서 상기 제1 사선 방향과 교차하는 제2 사선 방향을 따라 형성되는 제2 나사선, 및
    그리고 상기 제1 나사선과 상기 제2 나사선을 연결하는 연결 나사선
    을 포함하는 초음파 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결 나사선은
    상기 스크류부의 일측에 형성되는 제1 연결 나사선, 및
    상기 스크류부의 타측에 형성되는 제2 연결 나사선
    을 포함하는 초음파 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이동 연결 부재는 상기 양방향 나사선에 삽입되어 상기 양방향 나사선을 따라 진행하는 초음파 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 연결 부재는
    상기 양방향 나사선에 삽입되는 삽입부, 그리고
    상기 삽입부와 연결되며 상기 이동 블록과 체결되는 연결부
    를 포함하는 초음파 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 이동 연결 부재가 상기 제1 연결 나사선을 통과한 후에는 상기 이동 블록의 진행 방향이 제1 방향에서 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 변경되고,
    상기 이동 연결 부재가 상기 제2 연결 나사선을 통과한 후에는 상기 이동 블록의 진행 방향이 상기 제2 방향에서 상기 제1 방향으로 변경되는 초음파 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동 장치는
    상기 스크류부에 구동력을 제공하는 구동 모터, 및
    상기 이동 블록에 연결되며, 상기 이동 블록이 왕복 이동하도록 가이드하는 한 쌍의 가이드 부재
    를 더 포함하는 초음파 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 장치는 상기 이동 본체에 설치되며 상기 이동 블록의 움직임을 감지하는 모션 센서를 더 포함하는 초음파 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 카트리지의 하단부에 설치되어 외부에 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하는 초음파 장치.
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