KR20070110023A - 자동 팁 인식 치과 치료 기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 발생기(230)에 연결된 트랜스듀서가 구비된 수술용 핸드피스(220)를 포함하는 초음파 치과 치료 기구에 관한 것으로, 상기 핸드피스는 상기 트랜스듀서에 기계적으로 결합되고, 다른 초음파 파워 및 진폭 범위에서 동작하는 초음파 팁(210)을 수용하도록 디자인된 것이다. 상기 치과 치료 기구는 상기 핸드피스에 장착된 팁(210)의 활용 파워 및 진폭 범위를 자동으로 검출하는, 예를 들어 광학 수단과 같은 수단들(224, 225), 및 상기 초음파 발생기를 상기 검출된 파워 및 진폭 범위에 자동으로 세팅하는 프로세서 수단을 포함한다.

Description

자동 팁 인식 치과 치료 기구{DENTAL TREATMENT APPARATUS WITH AUTOMATIC INSERT RECOGNITION}
본 발명은 치과 치료 기구(dental treatment appliances)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 초음파 주파수에서 진동하는, 스케일링 기구, (바이오 필름 제거용) 표면 처리(surfacing) 기구, 또는 (보철물을 위한 공간(preparations) 또는 공동(cavities)) 절단 기구와 같은 초음파 기구에 관한 것이다.
도 1은 코드(111)를 통해 핸드피스(handpiece)(120)에 연결된 초음파 발생기(110)를 포함하는 초음파 치료 기구(100)를 나타낸 것이다. 소노트로드(sonotrode) 또는 초음파 팁(130)이 상기 핸드피스(120)의 끝에 장착되어 있다. 잘 알려진 방식으로, 상기 핸드피스(120)는, 예를 들어, 압전 재료(piezoelectric material)로 만들어지고, 상기 초음파 발생기(110)에 의해 전달되는 파워의 함수로 결정된 진폭에서 거기에 진동파(vibratory wave)를 전달하기 위해 그러한 방식으로 상기 팁(130)에 기계적으로 결합된, 트랜스듀서(도시되지 않음)를 포함한다.
상기 팁은, 의도하는 치료에 따라 매우 다양한 형상을 나타내는 교환가능한 부품이다. 그러한 팁의 예들은 특히 미국 특허 제6,312,256호 및 제4,283,175호에 기술되어 있다. 상기 발생기에 의해 전송된 초음파의 파워 또는 진폭 또한 적용될 치료의 타입에 의존적이다. 예를 들어, 치주 창상 절제(periodontal debridement)를 위해, 요구되는 파워/진폭은 스케일을 제거하기 위해 요구되는 것보다 훨씬 적다. 게다가, 이용된 팁의 타입은 수행될 치료의 기능에 따라 다를 수 있다. 결과적으로, 각 타입의 치과 치료에 대해, 각각 정해진 파워 및 진폭 범위 내에서의 초음파와 동작하기 위한 하나 또는 그 이상의 그룹의 팁들이 존재한다.
결과적으로, 치과 치료 기구는 이용되는 팁의 또는 수행되는 치료의 함수로서 조절될 수 있는 파워의 초음파 발생기(ultrasound generator of power)를 포함한다. 실제 사용자(practitioner)들이 이용하는 것을 보다 쉽게 하기 위해서, 예를 들어, 치료를 위해 적합한 파워의 범위를 자동적으로 선택하는 것이 가능하도록 하는, 버튼 또는 키 (113~116)이 초음파 발생기에 구비된다. 이들 키들은, 상기 실제 사용자가 적합한 파워의 범위를 선택하는 것이 가능하도록 하는 칼라 코드 또는 그 동등물에 의해 식별되며, 일단 선택되면, 그 범위는 스크린(112) 상에 구체화될 수 있다.
그럼에도 불구하고, 앞서 설명된 바와 같이, 특정 팁들은 해당 기구의 미리 조절된 파워의 범위의 하나에서 동작하도록 의도된 각 치료를 위해 이용된다. 결과적으로, 실제 사용자는 상기 핸드피스 상에 배치된 팁이 상기 선택된 파워의 범위에 잘 적용되는지 또한 검증해야만 하거나, 또는 역으로 상기 핸드피스 상에 장착된 팁에 해당하는 힘의 범위를 선택해야만 한다.
이러한 목적으로, 알려진 솔루션들 중의 하나는 구별되는 지지 부재(support element) 상에 각 팁을 패키지화하는 것을 포함한다. 상기 지지 부재는 파워 범위 선택 키들의 마킹에 일치하는 마킹을 구비한다. 예를 들어, 상기 키들이 칼라 코드에 의해 식별되면, 각 지지 부재는 상기 지지 부재 상에 배치된 팁을 위한 최적의 파워의 범위를 선택하기 위해 이용되는 키의 칼라 코드에 해당하는 칼라 코드를 나타낸다.
다른 솔루션은 실제 사용자가 팁을 사용하기 위한 힘의 범위를 식별할 수 있도록 하는 칼라 코드 또는 기타 수단으로 직접 해당 팁에 마킹하는 것을 포함한다. 이러한 타입의 팁 마킹은 프랑스 특허 문헌 FR 04/06630에 기재되어 있다.
그럼에도 불구하고, 이용된 식별 기술이 무엇이든지 간에, 초음파 발생기 상에서의 파워의 범위를 선택하는 것은, 실제 사용자 측의 관여를 필요로 하는 것이어서, 실제 사용자에게 있어서 치과 치료 기구의 이용을 복잡하게 하며, 잘못된 파워의 범위가 발생기에 있어서 선택될 수 있는 위험을 제거할 수 없게 된다.
미국 특허 6,503,081은 초음파 발생기에 연결된 마그네토스트릭성 부재(Magnetostrictive element)가 구비된 핸드피스를 포함하는 초음파 기구에 대해 기재하고 있다. 상기 초음파 발생기는, 변화하는 주파수의 일련의 신호들을, 팁이 구비된 상기 핸드피스의 마그네토스트릭성 부재에 인가하도록, 및 상기 팁이 구비된 상기 핸드피스의 공진 주파수에 해당하는 주파수를 검출하기 위해 상기 마그네토스트릭성 부재의 소비를 측정하도록 프로그램된 프로세서 수단을 구비한다. 그 후, 상기 프로세서 수단은 상기 발생기를 상기 검출된 공진 주파수로 조절한다. 그러나, 상기 문헌이 상기 핸드피스 상에 장착된 팁의 공진 주파수에 상기 초음파 발생기를 조절하고 주파수를 검출하기 위한 솔루션을 개시하고 있음에도 불구하고, 핸드피스 상에 장착된 팁의 타입이 식별되도록 하는 것을 가능하게 하지는 않는다. 팁이 구체적으로 식별되지 않고서는, 상기 핸드피스 상에 장착된 팁의 타입에 적응된 파워 및 진폭 범위에 대해 상기 발생기를 조절하는 것이 불가능하다.
본 발명의 목적은, 초음파 발생기의 파워 및 진폭 범위를 이용되는 팁의 타입에 매치하도록 조절하면서도, 상기 언급된 약점들을 개선하고, 실제 사용자 측에서의 어떠한 관여도 피하는 솔루션을 제안하고자 하는 것이다.
상기 목적은, 초음파 발생기에 연결된 트랜스듀서를 구비한 적어도 하나의 수술용 핸드피스를 포함하는 초음파 치과 치료 기구에 의해 달성되는데, 상기 핸드피스는 상기 트랜스듀서에 기계적으로 결합되고, 다른 초음파 파워 및 진폭 범위에서 동작하는 초음파 팁들을 수용하도록 설계된 것이며, 상기 기구는 상기 핸드피스에 장착된 상기 팁의 활용 파워 및 진폭 범위를 자동으로 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 범위는 상기 검출된 팁에 대해 최소 및 최대 활용 파워 및 진폭 값을 각각 정의하는 하한 및 상한 사이에 있으며, 상기 기구는 상기 검출된 파워 및 진폭 범위에 상기 초음파 발생기를 자동적으로 세팅하는 프로세서 수단을 포함한다.
따라서, 본 발명의 치과 치료 기구는 핸드피스에 장착된 팁의 타입을 자동으로 인식할 수 있으며, 인식된 팁의 타입에 매칭되는 파워 및 진폭 범위에 그 초음파 발생기를 조절함에 의해 거기에 반응할 수 있다. 팁의 상기 타입은 식별 코드를 (무선에 의해 또는 광학적으로) 읽음에 의해, 또는 상기 핸드피스 트랜스듀서의 응답 신호를 분석함에 의해 검출된다. 각 식별 코드 또는 응답 신호는 해당 기구 내에 저장된 고유 파워 및 진폭 범위에 대응되어, 상기 기구의 프로세서 수단이 상기 초음파 발생기를 팁의 검출된 타입에 대응하는 파워 및 진폭 범위에 자동으로 조절하는 것이 가능하게 한다.
실제 사용자는 팁이 이용될 파워 및 진폭 범위를 조절하기 위해 조치를 취할 필요가 더 이상 없다. 결과적으로, 상기 기구의 이용은 단순화되며, 상기 발생기에 의해 전달될 초음파에 대한 파워 및 진폭 범위를 선택하는데 있어서의 에러의 위험은 제거된다. 팁을 인식한 후, 본 발명의 기구는, 그 이하에서는 상기 팁이 효율적으로 동작하지 않는 최소 파워 및 진폭 값을 정의하고, 그 이상에서는 팁이 견디기 힘든 최대 파워 및 진폭 값을 정의하는, 파워 및 진폭 범위 내에 자신을 자동적으로 세팅한다. 이는 실제 사용자로 하여금, 상기 팁이 효율적으로 이용되는 것이 가능하게 하고 팁을 손상할 위험을 무릅쓸 만큼 커지지 않도록 항상 충분한 파워 및 진폭이 팁에 공급되는 것을 보장하는 파워 및 진폭 범위 사이에서, 팁을 이용하는 것이 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 기구는 실제 사용자에게 증가된 안전 및 이용에서의 편안함을 제공한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 기구는, 상기 팁이 동작하는 초음파 파워 및 진폭 범위를 식별하기 위해, 팁의 타입에 대응되고, 상기 팁 상의, 바코드와 같은, 코드를 읽기 위한 광학 리더 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 기구는, 상기 팁이 동작될 초음파 파워 및 진폭의 범위를 결정하기 위해, 상기 팁의 타입에 대응되고, 상기 팁에 저장된 코드를 읽기 위한, RFID와 같은, 무선 리더 수단을 포함한다.
본 발명의 치과 치료 기구의 여전히 다른 실시예에서, 상기 기구는, 팁에 기계적으로 결합된 트랜스듀서에 전기적 측정 신호를 보내는 수단, 및 상기 트랜스듀서의 응답 신호를 측정 및 분석하는 수단을 포함하며, 상기 응답 신호는 상기 팁의 타입에 대응되고 상기 팁이 동작하는 초음파 파워 및 진폭 범위를 결정하는데 적합한 정보를 포함한다.
상기 신호는 주파수 측면에서 분석될 수 있다. 그러한 조건 하에서, 상기 기구는, 결정된 주파수에서 상기 트랜스듀서로 측정 신호를 보내는 변조기(wobulator)를 포함하고, 또, 상기 기구는, 하나 또는 그 이상이 상기 팁의 타입에 대응되는, 공진 주파수, 위상, 파워 및 임피던스의 파라미터들 중의 적어도 하나를 결정하기 위해 그러한 방식으로 상기 트랜스듀서로부터의 응답 신호를 분석하고, 상기 트랜스듀서에 결합된 팁이 동작할 초음파 파워 및 진폭 범위를 결정하는 것이 가능하게 하는 프로세서 수단을 포함한다.
상기 트랜스듀서로부터의 응답 신호는 또한 시간 도메인에서 분석될 수 있다. 그러한 조건 하에서, 상기 기구는, 임펄스 신호(예를 들어, 디락(Dirac) 임펄스)를 상기 트랜스듀서로 보내는 수단, 및 시간 도메인에서 상기 트랜스듀서로부터의 응답 신호를 분석하기 위한 프로세서 수단을 포함하며, 상기 시간 도메인 응답 신호(팁 시그너쳐)는, 상기 핸드피스 상에 장착된 팁의 타입에 대응되고 상기 트랜스듀서에 결합된 팁이 동작하는 초음파 파워 및 진폭 범위를 결정하는 것이 가능하게끔 한다.
본 발명은 또한 초음파 치과 치료 기구의 수술용 핸드피스 상에 장착된 초음파 팁을 제공하며, 상기 초음파 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭 범위를 자동으로 식별하기 위한 수단을 상기 초음파 팁이 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 범위는, 상기 검출된 팁의 이용을 위한 최소 및 최대 파워 및 진폭 값을 각각 정의하는 하한 및 상한 사이에 있다.
상기 팁은, 상기 초음파 치과 치료 기구로 하여금 상기 팁의 타입을 인식하고 상기 팁이 동작하는 초음파 파워 및 진폭의 범위를 자동으로 선택하도록 하는 것이 가능한 트랜스폰더(transponder) 또는 그 베이스 상에 기록된 바코드(RFID)를 포함할 수 있다.
이하에 첨부된 도면을 참고로 하고, 본 발명을 제한하지 않으면서 예시적으로 주어진 본 발명의 구체적 실시예들에 대한 이하의 기재들로부터, 본 발명의 장점들 및 다른 특징들이 나타날 것이다.
도 1은 초음파 치과 수술 기구를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 구성하는 초음파 치과 수술 기구를 도시한 것이다.
도 3a 및 3b는 도 2의 초음파 발생기의 코드 커넥터 및 핸드피스를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 기구의 블록도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 기구의 제1 실시예에서 이용되는 팁 상에 쓰여질 수 있는 코딩의 예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예를 구성하는 초음파 치과 수술 기구를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 기구의 초음파 발생기의 핸드피스의 코드 커넥터 부분의 장축방향 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 초음파 치과 치료 기구의 제3 실시예의 블록도이다.
도 9는 본 발명에 따른 초음파 치과 치료 기구의 제4 실시예의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 구성하는 초음파 치과 치료 기구(200)를 나타낸 것이다. 상기 기구(200)는, 팁(210)이 구비되고 코드(231)에 의해 초음파 발생기(230)에 연결된 핸드피스(220)에 의해 구성된다.
본 실시예에서 상기 초음파 기구는, 팁이 이용될 파워 및 진폭 범위를 결정하기 위해 팁의 타입을 시각적으로 검출하는 수단을 포함한다. 이러한 목적으로, 또 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기구는 그 베이스(210a) 주위에 배치된 바코드(bar code)(212)를 구비한 팁(210)을 이용한다. 통상적인 방식으로, 상기 팁은 상기 핸드피스(220)의 트랜스듀서(도시되지 않음)에 고정된 부재(223)에 스크류로 고정됨에 의해 핸드피스(220)의 트랜스듀서(도시되지 않음)에 굳게(in rigid manner) 기계적으로 결합된다. 두 광섬유(224, 225)가 상기 핸드피스의 몸체(221) 내에 나란히 배치된다. 예를 들어, 상기 섬유(224, 225)들은 상기 몸체(221) 내에 몰딩된다. 상기 광섬유들(224, 225)의 각 단부들(224a, 225a)은, 상기 팁이 상기 핸드피스에 스크류로 고정되는 동안, 상기 팁의 바코드(212)가 이들 단부들을 지나 이동하도록, 상기 베이스의 표면에 수직인 위치에 있는 상기 팁(210)의 베이스(210a)와 상기 몸체(221) 레벨로부터(from the body 221 level) 오픈되어 나온다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 섬유들(224, 225)의 다른 단부들(224b, 225b)은 관주 덕트(irrigation duct)(228) 및 두(2) 암 소켓들(226, 227)에 가까운 상기 핸드피스(220)의 커넥터(222)의 바닥에서 오픈되어 나온다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 섬유들(224, 225)의 단부들(224b, 225b), 상기 암 소켓(226, 227) 및 상기 덕트(228)는: 상기 코드(231)의 일 단부(one end)에 접속되고 상기 핸드피스의 커넥터(222)가 맞물리는, 커넥터(232)의 내부에 모두 위치하는: 광검출기(photodetector)(다이오드, 트랜지스터 등)(245)를 구비한, LED(244) 또는 다른 발광소자와; 두(2) 수(male) 플러그들(241, 242)과; 덕트(243)와 각각 상호동작한다.
상기 핸드피스의 트랜스듀서는, 상기 플러그(241) 및 플러그(242)를 소켓(226) 및 소켓(227)에 각각 맞물리도록 함에 의해, 상기 초음파 발생기(230)에 연결된다. 상기 관주 덕트(228)에는 상기 덕트(243)에 의해 액체가 공급된다. 이들 부재들의 동작은 잘 알려져 있으며, 따라서 매우 상세하게는 기재하지 않는다.
상기 LED(244)는 상기 코드(231) 내에 하우징된 컨덕터(246)에 의해 상기 초음파 발생기(230)에 연결되며, 상기 광검출기(245)는 상기 코드(231) 내에 하우징 된 컨덕터(247)에 의해 상기 초음파 발생기(230)에 연결된다(도 2). 이들 두 부재 들은 상기 핸드피스가 구속되는 오토클레이브(autoclave) 주기로부터 그들을 보호하기 위해, 바람직하게는, 상기 코드(231)의 커넥터(232) 내에 배치된다. 오직 광 섬유(224, 225)들 만이 오토클레이브에서 발견될 고온 습성(moist high-temperature) 조건을 견딜 수 있는 재료로 만들어질 필요가 있다.
도 4는 상기 제1 실시예에서의 파워의 범위를 자동적으로 선택하고 팁을 시각적으로 인식하는 동안 개입되는 부재들을 나타낸 것이다. 상기 초음파 발생기(230)는 잘 알려진 방식으로 동작하는 바코드 디코더(233)를 포함한다. 상기 디코더는 컨덕터(246)를 통해 상기 LED(244)로 방사 신호를 전달한다. 다음으로 상기 다이오드(244)는 상기 팁의 베이스 상에 기재된 상기 바코드(212)를 그 아웃렛(outlet)에서 조명하기 위해, 상기 광섬유(224)를 따라 전파되는 변조된 또는 연속적인 광신호를 발산한다. 상기 반사된 빛은 상기 광섬유(225)에 의해 광검출기(245)에 전달된다. 상기 광검출기(245)는 수신하는 상기 광신호를 전기적 신호로 변환하며, 상기 컨덕터(247)를 통해 상기 디코더(233)로 전달한다.
바코드의 알려진 원칙의 적용에 있어서, 상기 팁에 의해 반사되는 빛의 강도, 및 결과적으로 상기 광검출기에 의해 전달되는 신호의 세기는, 반사되는 상기 팁의 영역의 함수이다. 보다 정확하게는, 검은색 바가 상기 광섬유(225)에 맞닥뜨릴 때, 상기 신호는 최소값을 취하며, 그러한 바가 없을 때 최대값을 취하며, 팁은 매우 반사적인 밝은 영역을 (두 바(two bars) 사이에) 나타낸다. 따라서, 상기 팁(210)을 핸드피스(220)에 스크류로 고정시키는 동안에 수신한 신호는 상기 팁에 쓰여진 코딩에 해당하는 돌발적 펄스들(a burst of pulses)을 포함한다.
펄스들 사이에서 측정된 시간들 및 이러한 펄스들의 폭(즉, 지속시간)은 상기 디코더(233)가 상기 팁 상에 쓰여진 코드를 추론(deduce)하는 것이 가능하도록 한다. 그럼에도 불구하고, 스크류를 이용한 고정의 속도는 하나의 이용자로부터 다른 이용자로 변화할 수 있거나, 하나의 이용자에 있어서 시간에 걸쳐 변화할 수 있다. 상기 코드가 잘못 읽혀지는 것을 피하기 위해, 상기 디코더(233)는 바람직하게는, 두 연속 펄스 사이에 상기 지속시간 t2 및 각 펄스의 지속시간 t1 간의 비(ratio)에 해당하는, 상기 팁이 고정되는 속도에 무관하게 일정한 비율인, 비율 t1/t2에 근거하여 상기 정보를 디코딩한다. 그러한 비를 이용한 코드들의 예는 도 5에 주어져 있다.
상기 팁에 쓰여진 정보가 일단 디코딩되면, 상기 디코더(232)는 상기 정보를 예를 들어, ASCII 캐릭터에 해당할 수 있는 Scode 신호의 형태로 상기 프로세서 수단(234)(예를 들어, 마이크로컨트롤러)으로 전달한다. 상기 프로세서 수단(234)은 예를 들어, 팁의 각 타입에 대해 활용 파워 범위가 기록된 검색(look-up) 테이블(235)을 문의(interrogating)함에 의해, 상기 식별된 팁에 해당되는 상기 초음파 발생기의 활용 파워 범위를 선택하도록 구체적으로 프로그램되어 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예이면서, 팁(310)이 구비되고, 코드(331)에 의해 초음파 발생기(330)에 연결된 핸드피스(320)에 의해 구성된 초음파 치료 기구(300)를 도시한 것이다.
본 실시예에서, 상기 초음파 기구는 상기 팁이 이용될 파워 및 진폭 범위를 무선주파수(RF) 기술에 의해 검출한다. 이 목적을 위해, 도 6에 도시된 바와 같 이, 상기 기구는 그 베이스(310a)에 트랜스폰더(transponder)(312)를 포함하는 팁(310)을 이용한다. 상기 트랜스폰더(312)는 RFID 기술을 이용한 소형 부품(miniature component)일 수 있다. 잘 알려진 대로, 이러한 타입의 부품은, 상기 부품에 전원을 공급하기 위해 주어진 주파수에서 전자기계(electromagnetic field)를 픽업하기에 적합한 LC(인덕턴스-커패시턴스) 타입 공진기(안테나)를 포함하는 수동 회로이다. 상기 전자기계는 상기 핸드피스(320)의 몸체(321)에 배치된(예를 들어, 몰딩됨에 의해) 솔레노이드 안테나(324)에 의해 생성된다.
일단 전원이 공급되면, 상기 회로는 미리 프로그램된 코드를 포함하는 라디오 신호를 전달함에 의해 응답한다. 상기 코드는 상기 LC 공진기의 커패시턴스를 변동(fluctuate)함에 의해 주파수 변조를 일으켜, 그 공진 주파수를 반송 주파수 정도로 대체한다. 상기 솔레노이드 안테나(324)는, 흡수하는 에너지 내의 변동에 의해 주파수 변화를 검출하는 LC 타입 트랜시버 회로를 형성하기 위해, 커패시터(도시되지 않음)에 연결된다. 다음으로 상기 변동 신호는 상기 코드(331) 내에 하우징된 컨덕터(346)를 통해 상기 초음파 발생기(330)의 상기 프로세서 수단(예를 들어, 마이크로 컨트롤러)으로 진행한다. 상기 프로세서 수단은, 상기 수신된 신호의 변동을 이진(binary) 데이터로 변환하도록 프로그램되어 있으며, 상기 데이터를 상기 제1 실시예를 구성하는 상기 언급된 기구 내에서와 같이, 각 타입의 팁에 대한 활용 파워 및 진폭 범위가 저장된 대응 테이블 내에 기록된 것들과 비교하도록 프로그램되어 있다. 일단 팁의 타입이 인식되면, 상기 프로세서 수단들은 상기 핸드피스에 장착된 팁에 매치하는 진폭 및 파워 범위에 상기 초음파 발생기를 세팅 한다. 바코드에 의한 인식을 위해 앞서 기술한 바와 같이, 상기 초음파 발생기의 프로세서 수단은, 예를 들어 각 타입의 팁에 대해 활용 파워 범위가 저장된 검색 테이블을 문의(interrogating)함에 의해, 상기 인식된 팁에 대응되는 활용 파워 및 진폭 범위에 상기 생성기를 세팅하도록 구체적으로 프로그램되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 핸드피스의 커넥터(322)에 맞물리며, 상기 코드(331)의 일단에 연결된 커넥터(332)의 내부에 위치한, 두 수(two male) 플러그(341, 342) 및 덕트(343)와 각각 상호 동작하는, 트랜스듀서에 전원을 공급하기 위한 상기 암 소켓들(326, 327) 및 관주 덕트(328)의 근방에 상기 핸드피스(320)의 커넥터(322)의 바닥으로 상기 솔레노이드 안테나(324)의 단부(324a)가 오픈되어 나온다. 상기 솔레노이드 안테나의 단부(324a)는 예를 들어, 상기 컨덕터(346)의 단부에 형성된 수 플러그(345a)가 맞물리는 암 소켓을 형성한다. 상기 컨덕터(346)의 단부 또한 전력 트랜지스터(도시되지 않음)와 함께 상기 LC 트랜스미터 회로의 커패시터를 포함하는 일부(portion)(345)를 포함할 수 있다. 이들 부품들을 상기 코드(331)의 커넥터(332)에 넣는 것은 내부의 손실 및 교란(disturbance)을 제한하는 것이 가능하게 한다. 이러한 방식으로 형성된 회로는 다음의 두 역할을 한다: 상기 팁의 트랜스폰더(312)에 전원을 공급하며, 응답으로 전달된 코딩된 신호를 검출한다. 변형예에서, 예를 들어, 상기 코드(331)의 커넥터 내에, 생성된 전자기계의 주파수 및 안테나의 형태를 개조함에 의해, 탈착가능한(removable) 핸드피스의 외부에 상기 솔레노이드 안테나를 배치할 수 있다.
도 8을 참고로 하여, 핸드피스에 장착된 팁의 타입이 자동으로 인식되는 것 이 가능하게 하고, 초음파 발생기에 대해 대응되는 파워의 범위를 자동으로 선택하는 것이 가능하도록 하는, 본 발명에 따른 초음파 기구의 제3 실시예의 설명이 뒤따른다. 본 실시예에서, 팁의 타입은 상기 핸드피스의 트랜스듀서(410)에 공급되는 전기 신호의 주파수 분석에 의해 인식된다. 이러한 목적을 위해, 상기 핸드피스 상에 장착된 팁 및 트랜스듀서에 의해 구성되는 어셈블리의 공진 주파수 근처의 신호를 생성하는 주파수 변조기(401)가 이용된다. 상기 트랜스듀서의 단자에서의 전류 i(t) 및 전압 v(t)가 측정되고, 아날로그/디지털 컨버터 회로(403)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 다음으로, 상기 디지털 신호는 트랜스듀서의 공진 주파수(그 모드), 그 위상, 그 파워, 및 임피던스를 발견하도록 동작하는 계산기 회로(405)로 전달된다. 상기 정보는, 예를 들어, 상기 리스트 내의 팁의 각 타입에 대한 파워 및 진폭의 범위와 함께, 상기 정보에 대응되는 팁의 타입들을 기록하고 있는 대응 테이블(407)을 이용하여, 상기 팁의 타입을 판단하기 위해, 상기 프로세서 수단(406)에 의해 이용된다. 이러한 주파수 분석을 위해 필요한 모든 부재들은, 상기 분리가능한 핸드피스로부터 떨어져, 초음파 발생기 내에 수용될 수 있다.
도 9에 도시된 제4 실시예에서, 상기 핸드피스 상에 장착된 팁의 타입은 자동적으로 인식되며, 대응 파워 범위가 시간 도메인으로 분석을 수행함에 의해 자동적으로 선택된다. 그러한 조건 하에서, 디락(Dirac) 임펄스 생성기(501)가, 디지털 신호 처리기(DSP)(505)를 이용하여 디락 임펄스에 대한 상기 트랜스듀서(510)의 응답을 분석하기 위해 이용된다. 상기 트랜스듀서로부터의 응답 신호(502)는 측정되며, 다음으로 샘플러(503)에 결합된 아날로그/디지털 컨버터 회로(504)에 의해 샘플링된다. 상기 디지털 값은 메모리 내에 저장된다. 상기 DSP(505)는 팁의 시간 신호와 같은 적절한 신호 정보를 추출하기 위해 이들 값을 디지털적으로 처리한다. 다음으로, 상기 신호는, 예를 들어, 그 박자 기호(time signature)의 함수로서 팁의 타입들이 판단되는 것이 가능하도록 하는 대응 테이블을 이용함에 의해, 상기 측정된 신호에 대응되는 팁의 타입을 판단하도록 프로그램된 프로세서 수단(506)으로 전달된다. 상기 대응 테이블은 또한 팁의 각 타입과 관련하여 이용될 파워 및 진폭 범위에 대한 값을 포함하여서, 상기 프로세서 수단(506)이 상기 팁에 매치되는 파워 범위에 초음파 발생기를 세팅하도록 상기 초음파 발생기를 제어하는 것이 가능하게 한다.
상기 제3 실시예 및 제4 실시예에서 각각 수행된 바와 같은, 상기 주파수 도메인 분석 및 시간 도메인 분석은 하나의 초음파 기구 내에서 차례로 선택적으로 수행될 수 있다. 이는 핸드피스 상에 장착된 팁에 대한 추가 정보를 얻는 것이 가능하게 하며, 팁이 자동으로 인식되는 정확도를 증가하는 것이 가능하게 한다.
상기 팁을 검출하는 데 이용되는 모드(바코드, RFID, 주파수 도메인 분석 및 시간 도메인 분석)가 무엇이든지 간에, 상기 프로세서 수단은 상기 팁을 이용하기 위해 개조된, 결정된 파워 및 진폭 범위에 상기 초음파 발생기를 자동으로 세팅한다. 하나의 팁이, 적용될 치료의 함수로서(예를 들어, 하나의 팁이 스케일 제거나 창상 제거(debridement)를 위해 이용될 수 있다) 또는 치료될 케이스의 함수로서(예를 들어, 제거될 물질의 양 또는 성질의 함수로서), 다른 파워 및 진폭 값을 이용하여 동작할 수 있다는 것이 알려져 있다. 본 발명에 따르면, 실제 사용자는 변 화하는 파워 및 진폭 값을 팁에 적용하기 위해 상기 발생기를 제어할 수 있으나(예를 들어, 발생기의 선택 키들을 이용하여), 팁이 일단 인식되면 자동으로 선택된 범위 내에서만 할 수 있다. 이러한 방식으로, 실제 사용자는, 상기 팁이 (상기 범위의 제일 낮은 값 이상으로) 효율적으로 동작하는 것이 가능하도록 하는데 충분한 그리고 상기 팁에 가해지는 힘이 너무 세지 않도록 하는 (상기 범위의 제일 높은 값의 아래로) 파워 및 진폭 값을 치료를 위해 항상 적용하는데 있어서 확신을 갖는다.
본 발명의 초음파 기구의 제3 실시예 및 제4 실시예에 이용된 솔루션들은 팁의 어떠한 변경도 필요치 않은(즉, 바코드 또는 트랜스폰더 없음) 제1 실시예 및 제2 실시예와 비교되는 추가적 장점들을 갖는다. (주파수 도메인이든 시간 도메인이든) 분석 목적을 위해 필요한 모든 수단들은 상기 초음파 발생기 내에 포함되어 있어서, 그들의 (주파수 또는 시간) 응답이 그들의 구조에 대해 구체적이면, 통상적 팁을 검출하는 것이 가능하게 한다.

Claims (11)

  1. 초음파 발생기에 연결된 트랜스듀서를 구비한 적어도 하나의 수술용 핸드피스를 구비하는 초음파 치과 치료 기구로서,
    상기 핸드피스는,
    상기 트랜스듀서에 기계적으로 결합되고, 다른 초음파 파워 및 진폭 범위에서 동작하는 초음파 팁들을 수용하도록 설계되어 있으며,
    상기 초음파 치과 치료 기구는,
    상기 핸드피스 상에 장착된 상기 팁의 활용 파워 및 진폭 범위를 자동으로 검출하는 수단, 및
    상기 검출된 파워 및 진폭 범위에 상기 초음파 발생기를 자동으로 세팅하는 프로세서 수단을 포함하되, 상기 범위는 상기 검출된 팁에 대해 각 최소 및 최대 활용 파워 및 진폭 값을 정의하는 하한 및 상한 사이에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 치과 치료 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭 범위에 대응되는 상기 팁의 코드를 읽기 위한 광학 리더 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과 치료 기구.
  3. 제2항에 있어서,
    바코드 리더 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과 치료 기구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 팁에 저장된 코드를 읽기 위한 RF 리더 수단을 더 포함하며, 상기 코드는 상기 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭 범위에 대응되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과 치료 기구.
  5. 제4항에 있어서,
    RFID 칩을 읽기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과 치료 기구.
  6. 제1항에 있어서,
    팁에 기계적으로 연결된 상기 트랜스듀서에 전기적 측정 신호를 보내기 위한 수단, 및
    상기 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭 범위에 대응되는 정보를 포함하는 상기 트랜스듀서로부터의 응답 신호를 측정하고 분석하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과 치료 기구.
  7. 제6항에 있어서,
    결정된 주파수에서 상기 트랜스듀서로 측정 신호를 보내는 변조기(wobulator), 및
    응답 신호의 파라미터들(공진 주파수, 위상, 파워 및 임피던스) 중의 적어도 하나를 판단하기 위해, 상기 트랜스듀서로부터의 응답 신호를 분석하는 프로세서 수단을 더 포함하며,
    하나 또는 그 이상의 이들 파라미터들이 상기 트랜스듀서에 결합된 상기 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭 범위에 대응되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과 치료 기구.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 트랜스듀서로 펄스 신호를 보내기 위한 수단, 및
    상기 트랜스듀서로부터의 신호의 시간 응답을 분석하기 위한 프로세서 수단을 더 포함하며,
    상기 시간 응답 신호는 상기 트랜스듀서에 결합된 상기 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭에 대응되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과 치료 기구.
  9. 초음파 치과 치료 기구의 수술용 핸드피스 상에 장착되는 초음파 팁으로서,
    상기 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭 범위를 자동으로 식별하는 수단을 포함하며,
    상기 범위는 상기 검출된 팁의 이용을 위한 최소 및 최대 파워 및 진폭 값을 각각 정의하는 하한 및 상한 사이에 있는 것을 특징으로 하는 초음파 팁.
  10. 제9항에 있어서,
    그 베이스 상에 쓰여진 바코드를 포함하며,
    상기 바코드는 상기 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭 범위에 대응되는 것을 특징으로 하는 초음파 팁.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 팁이 동작하도록 설계된 초음파 파워 및 진폭 범위에 대응되는 코드를 담고 있는 트랜스폰더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 팁.
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