KR20100136144A - 초음파를 이용한 주름 완화 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 주름 완화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 다수의 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자를 포함하는 탐촉부; 상기 평면형 탐촉자에 군집형 펄스를 생성하는 펄스 생성부; 상기 압전소자로부터 되먹임되는 신호를 수신하여 증폭하는 RF 수신부; 및 상기 펄스 생성부를 통해 두께 측정용 군집형 펄스를 압전소자에 인가하여 되먹임되는 RF 신호를 상기 RF 수신부를 통해 수신하고, 수신한 RF 신호로부터 피하조직의 두께를 산출한 후, 상기 압전소자 각각에 인가될 주파수, 파워 및 지연시간을 결정하여, 상기 펄스 생성부를 통해 상기 압전소자 각각에 주름완화용 군집형 펄스가 인가되도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

초음파, 탐촉자, 주름완화, 압전소자, 군집형 펄스

Description

초음파를 이용한 주름 완화 장치 및 그 방법{THE SYSTEM FOR RELAXING WRINKLES USING ULTRA SONIC AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 초음파를 이용한 주름 완화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시술하고자 하는 영역의 피하조직 두께를 면밀히 측정 가능하고, 해당 시술영역에 내에서 시술초점을 역동적으로 변경할 수 있는 초음파를 이용한 주름 완화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 피하조직은 표피, 진피, 피하지방, 표층근건막(SMAS), 근육으로 구성되어 있다. 여기에서 주름은 주로 진피(엘라스틴, 콜라겐)와 표층근건막에 관련이 되어 있다.

진피를 적당히 가열시켜야 콜라겐을 수축시키고 섬유아세포를 자극하여 새로운 콜라겐, 하이알루론산, 엘라스틴 등을 합성하도록 하여피부의 탄력이 증가하여 다양한 주름이 치료된다. 또한, 표층근건막에 열적 손상을 가하면 피부와 근육을 연결시키는 조직이 수축되어 피부의 잔주름이 개선되는 것으로 알려져 있다.

하지만, 종래에는 진피를 가열하는데, 레이져나 고주파 치료기와 같은 치료기를 사용하였으나 진피에 직접 에너지를 전달하지는 못했다.이 두 장비 모두 표피 를 통하여 진피에 에너지를 전달했기 때문에 진피보다 표피에 에너지가 많이 전달되어 표피에 붉은 반점이나 화상 같은 부작용을 감내해야만 했다. 따라서, 화상이나 반점이 나타날 경우 그에 따른 조직의 회복 기간이 길어지는 것은 불가피하다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 돋보기의 초점과 같은 음파에 대한 지연시간을 역동적(dynamic)으로 제어하도록 하여 이를 최소화 하였다.

한편, 최근에는 피부 표면에 대해 수직한 방향으로 강한 초음파를 인가하는 장치(이하, '초음파 장치')를 통해 피하조직에 열적 손상을 시키는 시술이 행해지고 있다. 이러한, 초음파 장치에서 실제 초음파를 발생시키는 구성은 '탐촉자'로 지칭되는데, 이 탐촉자는 도 1a 에 도시된 바와 같이 가운데 위치의 깊이 쪽만 선택적으로 가변하여 시술하고 있다.

즉, 얕은 치료영역을 또는 깊은 치료영역을 동시에 선택하지 못하여 시술할 때 마다 얕은 치료영역 또는 깊은 치료영역을 선택하여 서로 다른 탐촉자로 치료해야만 하는 불편함이 있다. 또한, 기존 기술로는 하나의 탐촉자로 진피와 표층근건막에 에너지를 전달하지 못하고, 진피용과 표층근건막용 각각 따로 사용 해야만 하는 불편함이 있다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 동시에 2개 이상의 시술초점을 형성하도록 음파 지연시간을 역동적(dynamic)으로 제어하도록 하여 시간과 효과를 극대화 시켰다.

그리고, 초음파 장치의 탐촉자는 도 1a 에 보인바와 같이 정해진 위치의 깊 이 쪽만 가변하며, 시술초점만을 형성하기 때문에 탐촉자 아래의 다른 영역을 시술해야 할 필요가 있는 경우에는 탐촉자를 옮겨야 하는 불편함이 있다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 탐촉자 아래의 모든 영역을 탐촉자의 이동 없이 시술초점 형성이 가능하도록 음파 지연시간을 역동적(dynamic)으로 제어하도록 하여 시간과 효과를 극대화 시켰다.

또한, 깊이와 위치에 따라 파워를 가감해야 모든 시술초점에서 같은 에너지를 전달할 수 있는데 실제로는 기술상 어려움으로 그러하지 못하다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 깊이와 위치에 따라 시술초점상에 전달 되는 에너지가 모두 같도록 가변 고전압 공급 수단을 추가하여 효과를 극대화 시켰다.

또한, 주파수의 특성상 주파수가 높으면 에너지는 크나 투과력이 작아지고 주파수가 낮으면 에너지는 작으나 투과력이 커진다. 하지만 기존의 방법은 시술시 한 종류의 주파수만 선택하여 사용하기 때문에 투과력과 에너지중 하나를 선택해야 했다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 모펄스와 자펄스개념을 도입하여 투과력과 에너지를 최적화 하여 주름완화 효과를 극대화 하였다. 모펄스는 보다 작은 주파수를 이용하였고 자펄스는 보다 큰 주파수를 이용하였다.

또한, 동일 영역이 재시술되는 경우를 방지하기 위해, 시술영역을 조영하는 카메라와 탐촉자에 마련되는 소정의 표시수단(예:과녁) 등 추가적 안전장치를 필요로 한다. 더욱이 피부표면에 인가되는 강한 초음파로 인해 화상이 수반하거나 혹은 피부 조직의 변성이 야기되기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 시술 영역내 피하조직의 두께에 대한 면밀한 측정을 기반으로, 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자의 m × n개에 해당하는 모든 압전소자에 대해 각각의 지연시간을 생성하여 3차원적 깊이와 위치에 초점의 이뤄지도록 정밀한 시술초점을 형성함으로써, 시술에 따른 부작용을 최소화하고 아울러 종래와 같이 탐촉자를 여러 번 옮겨야 하는 번거로움을 없애도록 함에 있다.

또한 본 발명의 제 2 목적은, 군집형 펄스를 압전소자에 인가함으로써, 에너지 전달범위와 투과율 간에 적절한 타협을 이룰 수 있도록 함에 있다.

또한 본 발명의 제 3 목적은, 시술영역내 피하조직의 두께에 대한 면밀한 측정을 기반으로, 초점의 깊이와 위치에 따라 고전압을 가변하여 공급하는 가변 고전압 공급수단을 추가하여 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자를 이용한 모든 3차원적 원하는 깊이와 원하는 위치에서 이루어진 초점에서의 에너지를 같게 하여 모든 초점 시술부위에 같은 에너지를 전달할 수 있도록 함에 있다.

또한 본 발명의 제 4 목적은, 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자의 m × n개에 해당하는 모든 압전소자에 대해 각각의 지연시간을 동시 2개 이상의 시술초점을 이루도록 역동적으로 생성하여, 진피와 표층근건막(즉, 얕은 시술영역과 깊은 시술영역)을 동시에 에너지를 전달할 수 있도록 함에 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자를 포함하는 탐촉부; 상기 평면형 탐촉자에 군집형 펄스를 생성하는 펄스 생성부; 상기 압전소자로부터 되먹임되는 신호를 수신하여 증폭하는 RF 수신부; 및 상기 펄스 생성부를 통해 두께 측정용 군집형 펄스를 압전소자에 인가하여 되먹임되는 RF 신호를 상기 RF 수신부를 통해 수신하고, 수신한 RF 신호로부터 피하조직의 두께를 산출한 후, 상기 압전소자 각각에 인가될 주파수, 파워 및 지연시간을 결정하여, 상기 펄스 생성부를 통해 상기 압전소자 각각에 주름완화용 군집형 펄스가 인가되도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 시술영역내 피하조직의 두께에 대한 면밀한 측정이 가능하고, 이를 기반으로 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자의 m × n개에 해당하는 모든 압전소자에 대해 각각의 지연시간을 생성하여 3차원적 깊이와 위치에 초점의 이뤄지도록 역동적이고 정밀한 시술초점을 형성함으로써 시술에 따른 부작용을 최소화할 수 있으며, 탐촉자를 여러 번 옮겨야하는 번거로움을 없앨 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 군집형 펄스를 압전소자에 인가함으로써 에너지 전달범위와 투과율 간의특성을 조절할 수 있다. 즉, 이러한 군집형 펄스는 연속적인 패턴(사인 패턴, 삼각 패턴)을 기반으로 증폭되므로 피시술자에 대한 피하조직의 충격 또는 자극을 최소화시킬 수 있는 효과도 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 시술영역내 피하조직의 두께에 대한 면밀한 측정 을 기반으로, 초점의 깊이와 위치에 따라 고전압을 가변하여 공급하는 가변 고전압 공급수단을 추가하여 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자를 이용한 3차원적 원하는 깊이와 원하는 위치에서 이루어진 초점에서의 에너지가 같게 하여 모든 시술부위에 같은 에너지를 전달하여 주름 완화 효율을 극대화시킬 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 초음파를 이용한 주름 완화 장치 및 그 방법에 관하여 도 2 내지 도 17 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 주름 완화 장치(100)를 개념적으로 도시한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 탐촉부(110), 펄스 생성부(120), RF 수신부(130), 제어부(140) 및 처리영역 표시부(150)를 포함하여 이루어진다.

탐촉부(110)는 다수의 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자(112)와, 상기 평면형 탐촉자(112)의 온도를 측정하는 온도센서(114) 및 상기 평면형 탐촉자(112)의 위치를 감지하는 위치센서(116)로 구성된다.

구체적으로, 평면형 탐촉자(112)는 하기의 펄스 생성부(110)로부터 인가되는 군집형 펄스(두께 측정용, 주름 완화용)를 기계적 진동, 즉 초음파로 변환·출력한다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 장방형 또는 정방형의 압전소자(20)가 m × n개로 평면배열을 이루고 있다. 이때, 다수의 압전소자(20)가 진동하게 되면 그에 따른 다수의 파동이 발생하는데, 이들의 파동은 동일 파고(산, peak) 또는 동일 파저(골, valley)에서 보강간섭이, 반대로 파고와 파저가 만날 때는 상쇄간섭이 일어나게 되어, 최종적으로 초점(시술초점)을 갖는 파형을 형성하게 된다(도 4 참조).

각각의 압전소자(20)에 대해 적절한 지연시간을 지닌 펄스가 인가되면 도 5a 내지 도 5f 와 같이 다양한 시술초점(깊이 역시달리 설정될 수 있음)이 형성될 수 있다.

이러한 다양한 위치 및 깊이를 갖는 시술초점 형성을 위해, 제어부(140)는 피하조직 두께를 산출한 후, 그 산출된 결과에 따라 주파수, 파워 및 지연시간을 결정하여 각각의 압전소자(20)에 펄스(아래의 '주름완화용 군집형펄스')를 인가토록 제어한다. 구체적인 제어 양태에 관해서는 아래에서 다루기로 하고, 여기서는 시술초점이 제어되는 기본 원리에 대해 도 6 을 참조하여 살펴본다.

도 6 은 본 발명에 따른 시술초점 형성 원리를 보이는 일예시도이며, 도 7a 내지 도 7c 는 본 발명에 따른 시술영역을 보이는 일예시도이다.

도 6 에서는 설명의 편의상 4개의 압전소자(1, 2, 3, 4)인 경우로 단순화시켜 설명하기로 한다. 도면을 참조하면, 압전소자의 1은 임의점(X)에 대해

만큼, 압전소자 2는

만큼, 압전소자 3은

만큼, 그리고 압전소자 4는

만큼 이격되어 있다. 이때의 단위는 mm 이다.

여기서, 체내에서 초음파의 평균속도는

(1,540,000 mm/s)이므로, 위 압전소자들의 이격거리는 다음의 [수식 1] 과 같이 시간으로 환산될 수 있다.

[수식 1]

압전소자 1 :

압전소자 2 :

압전소자 3 :

압전소자 4 :

위와 같이 임의점(X)에 대한 압전소자들의 이격거리를 큰 순서대로 나열하면, 압전소자 4, 압전소자 3, 압전소자 2, 압전소자 1이 될 것이다. 따라서, 압전소자 4가 먼저 진동하고, 압전소자 3, 2, 1이 순차적으로 다음의 [수식 2] 와 같은 지연시간을 갖고 진동하게 되며, 최종적으로 상기한 임의점(X)은 시술초점으로 제어된다.

[수식 2]

압전소자 3의 지연시간 :

압전소자 2의 지연시간 :

압전소자 1의 지연시간 :

온도센서(114)는 초음파 발생에 의한 평면형 탐촉자(112)의 온도를 측정하는 기능을 수행한다. 제어부(140)는 온도센서(114)를 통해 측정한 온도가 기설정된 온도 이상일 경우 가변 고전압 공급수단(124c)을 통해 펄스 생성부(120)에 공급되는 전원을 차단함으로써, 상기 평면형 탐촉자(112)의 작동을 중지시킨다. 이는 압전소자(20)의 진동에 의한 발열을 체크하여 피시술자의 화상 발생을 방지하기 위함이다.

위치센서(116)는 자이로스코프 원리 기반의 센서로서, 상기한 바와 같이 평면형 탐촉자(112)의 위치를 측정하는 기능을 수행한다. 이는 동일영역에 대해 재 시술 방지를 주목적으로 이용된다. 즉, 제어부(140)는 위치센서(116)를 통해 현재 시술영역 및 시술한 영역 그리고 시술할 영역에 대해 식별함으로써, 기 시술된 영역에 대해 재 시술되는 것을 방지한다. 이와 같이 식별되는 평면형 탐촉부(112)의 위치는 처리영역 표시부(150)에 처리영역의 이미지와 더불어 출력된다.

한편, 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자(112)의 m × n개에 해당하는 모든 압전소자에 대해 도 5e 에 도시된 바와 같이 동시 2개의 시술초점을 이루도록 각각의 지연시간을 역동적으로 생성함으로써, 진피와 표층근건막(즉, 얕은 시술영역과 깊은 시술영역)을 동시에 에너지를 전달할 수 있다(도 7c 참조).

또한, 펄스 생성부(120)는 상기 도 2 에 도시된 바와 같이 펄스 생성기(122), 펄스 증폭기(124) 및 송신 정합기(126)로 구성되어 군집형 펄스(두께 측정용, 주름 완화용)를 생성한다.

구체적으로, 펄스 생성기(122)는 제어부(140)로부터 수신한 주파수, 파워 및 지연시간에 대한정보(이하, '펄스정보')에 따라 2개의 군집형 펄스(pulse)를 생성하는데, 펄스 생성기(122)는 도 8 과 같이 제어부(140)로부터 펄스정보를 인가받는 인터페이스 수단(122a)과, 지연시간을 생성하는 신호지연 수단(122b) 및 지연된 시간에 부합하도록 펄스를 생성하는 펄스 생성수단(122c)을 포함한다.

이때, 신호지연 수단(122b)는 평면형 탐촉자(112)의 m × n개에 해당하는 압전소자에 대해 각각의 지연시간을 도 5d 와 같이 3차원적 깊이와 위치에 초점의 이뤄지도록 역동적으로 생성한다. 즉, 신호지연 수단(122b)은 평면형 탐촉자(112)의 압전소자 대해 동시에 1개 이상의 시술초점을 이루도록 각각에 대한 지연시간을 생성할 수 있다. 즉, 1개 또는 동시에 복수개의 시술초점을 이루도록 지연시간을 생성한다.

이러한 군집형 펄스는 도 9 에 예시한 바와 같이, 모 펄스(mother pulse) 내에 포함되는 소정 주파수의 자 펄스(child pulse)로 이해할 수 있다.

주지된 바와 같이, 주파수와 투과율(상기 주파수를 갖는 초음파의 투과율)은 반비례 관계를 갖는다. 주파수가 낮으면 낮을수록 물체에 대한 투과율이 높아지고 그 에너지의 전달범위는 넓어진다. 반면에 주파수가 높아지면 물체(매질)에 대한 투과율이 낮아지고 그 전달범위는 좁아진다. 이러한 주파수와 투과율의 관계는 종 래 주름완화 관련 초음파 장치에 있어서 기술적 모순(technical contradiction : 두 가지 기술적 요소가 시소 관계를 갖는 것)으로 작용해 왔다.

그러나, 본 발명의 군집형 펄스는 두 가지 주파수(모 펄스의 주파수, 자 펄스의 주파수)를 이용하므로, 에너지 전달범위와 투과율 간에 적절한 타협을 이룰 수 있게 한다. 본 실시예에서 상기 자 펄스 및 모 펄스 각각의 주파수는 도면에 예시된 바와 같이 4MHz~8MHz인 것으로 설정하겠으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

펄스 증폭기(124)는 생성된 두개의 군집형 펄스를 증폭하기 위해 도 10 과 같이, 펄스의 레벨(level)을 높이는 레벨 변환수단(124a)과, 상기 두 개의 군집형 펄스를 이용하여 단일의 군집형 펄스로 증폭하는 펄스 증폭수단(124b) 및 도 5d 와 같이 3차원적 원하는 깊이와 원하는 위치에서 이루어진 초점에서의 에너지가 같도록, 펄스 증폭수단(124b)으로 고전압을 가변하여 공급하는 가변 고전압 공급수단(124c)을 포함한다. 즉, 가변 고전압 공급수단(124c)은 시술위치와 관계없이 시술영역에 공급되는 에너지를 일정하게 공급할 수 있다.

펄스 증폭수단(124b)는 가변 고전압 공급수단(124c)로부터 공급된 전압만큼 군집형 펄스를 증폭하고, 증폭된 군집형 펄스는 송신 정합기(126)를 거쳐 상기한 탐촉자(112)의 해당 압전소자로 인가된다.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 상기 펄스 증폭수단(124b)은, 사인 패턴(sinusoid pattern) 또는 삼각 패턴(triangle pattern)으로 군집형 펄스를 증폭(전압증폭)한다. 이러한 특징을 설명하기 전에 첨부된 도 11a 를 참조하여 종래 초 음파 장치의 증폭 양상을 살펴본다. 도면과 같이 구간 [A]와 구간 [B]의 전압레벨이 불연속적이다. 다시 말해 구간 [A]가 구간 [B]로 전환되는 시점의 전압레벨 변화가 상대적으로 크다는 것을 의미한다. 이와 같은 불연속적인 전압레벨 변화는 피시술자의 피하조직에 충격 또는 자극을 초래할 수 있다.

반면에, 본 발명의 펄스 증폭수단(124b)은 도 11b 와 도 11c 에 예시된 바와 같이, 군집형 펄스 간의 전압레벨 변화가 연속적인 패턴, 즉 사인 패턴 또는 삼각 패턴을 형성하도록 증폭한다. 그 결과, 이웃한 군집형 펄스 간의 전압레벨 추이가 연속성을 띠게 되므로, 상기한 도 11a 의 경우와 달리 피하조직의 충격(자극)이 최소화된다. 참고적으로, 피하조직 충격을 더욱 최소화시키기 위해 상기 탐촉자(112)로 주름 완화용 군집형 펄스가 인가되는 초기에는 상기한 패턴에 따라 전압 레벨이 증가되도록, 그리고 후기에는 감소되도록 하기의 제어부(140)와 가변 고전압 공급 수단(124c)에 의해 제어될 수 있다.

송신 정합기(126)는 탐촉자(112)로부터 유입(또는 역류)되는 신호를 차단한다. 이를 위해 송신 정합기(126)는 도 12 와 같이 펄스 증폭기(124)와 탐촉자(112) 사이에 순방향 접속되는 다이오드(126a) 및 역방향접속되는 다이오드(126b)를 구성한다.

상기 펄스 증폭수단(124b)으로부터 출력되는 펄스는 0.7V(일반적인 다이오드의 Vd)를 충분히 상회하는 전압을 가지므로, 상기 펄스는 순방향으로 원활히 도통된다. 반면에 탐촉자(112)로부터 유입되는 신호는 RF신호로 0.7V 미만이므로 역방향 접속 다이오드(126b)에 의해 차단된다. 참고적으로 펄스 생성부(120)는 탐촉 자(112)를 구성하는 압전소자 개수만큼 마련될 수도 있고 적게 마련하여 선택 할 수도 있다. 이는 압전소자 각각에 대해 선택적으로 또는 동시에 군집형 펄스가 인가될 수 있음을 의미한다.

또한, 피하조직 두께측정을 위한 RF 수신부(130)를 살피면, RF 수신부(130)는 평면형 탐촉자(112)의 해당 압전소자(20)로부터 되먹임(feedback)되는 RF 신호를 증폭하는 기능을 수행한다. 여기서, RF 신호는 펄스 생성부(120)를 통해 인가되는 군집형 펄스(두께 측정용)에 대해, 피부 내부로부터 되먹임되는 신호이다(두께 측정용은 정형화된 주파수와 지연시간을 갖는다).

구체적으로, RF 수신부(130)는 상기 도 2 에 도시된 바와 같이 수신 정합기(132), RF 증폭기(134) 및 ADC(136)를 포함한다.

RF 수신부(130)는 펄스 생성부(120)와 마찬가지로 탐촉자(112)를 구성하는 압전소자(20)의 개수만큼 마련될 수도 있고 적게 마련하여 선택할 수도 있다.

수신 정합기(132)는 도 13 에 도시된 바와 같이, 군집형 펄스의 유입을 막고 RF 신호만을 통과시키는 클리핑수단(132a)과, RF 신호에 혼재된 고주파 성분을 걸러 저주파 성분만을 통과시키는 저역통과수단(132b)을 포함한다.

RF 증폭기(134)는 RF 신호를 증폭하는 기능을 위해 도 14 와 같이, 미약한 RF 신호를 증폭하는 저잡음 증폭수단(134a)과, RF 신호의 수신시간이 짧을 경우 증폭률을 작게 하고, 수신시간이 길 경우 증폭률을 크게 하는 방식으로 증폭하는 전압제어 증폭수단(134b)을 포함한다. 이와 같이 증폭률을 달리하는 이유는 탐촉 자(112)의 해당 압전소자에 대해 가까운 거리에서 수신되는 신호는 비교적 크고, 반면 먼 거리의 신호는 미약하기 때문이다. 이때, RF 신호의 수신시간에 따른 증폭률 설정 방식 즉, RF 신호의 수신시간의 길고 짧음의 기준은, 사용자가 RF 증폭기의 설정을 통해 미리 설정할 수 있으며, 증폭률 설정 방식도 달리할 수 있음은 자명하다.

그리고, ADC(136)는 통상의 A/D컨버터로 구성되며, 상기 RF 증폭기(134)를 통해 증폭된 RF 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하여 제어부(140)로 송신한다.

한편, 제어부(140)는 주름 완화 장치(100)에 대한 전반적인 제어를 수행하게 되는데, 도 15 와 같은 주름 완화 방법에 관한 전체 흐름도를 통해 그 구체적인 기능을 살피면 다음과 같다.

먼저, 제어부(140)는 펄스 생성부(120)를 통해 평면형 탐촉자(112)의 해당 압전소자로 두께 측정용 군집형 펄스를 인가한다(S110). 두께 측정용 군집형 펄스는 전술한 바와 같이 정형화된 주파수와 지연시간을 갖는 펄스로서, 측정에 적합한 최소한의 파워를 갖는다.

이어서, 제어부(140)는 RF 수신부(130)를 통해 RF 신호를 수신하고(S120), 수신한 RF 신호로부터 임계치를 초과하는 시점의 시간을 산출한다(S130).

도 16 을 참조하면, 두께 측정용 군집형 펄스에 따른 음파가 평면형 탐촉자(112)의 해당 압전소자로부터 피부의 깊이방향으로 인가되고, 인가된 음파에 따 른 반향 신호, 즉 RF 신호가 상기 압전소자로 유입된다. 이와 같이 반향된 RF 신호는 피부 내부의 물질 구조에 대한 정보를 포함하고 있다. 특히, 서로 다른물질의 경계(예: 피하조직 경계)에서는 도 15 에 예시된 바와 같이 특정 임계치를 초과하는 파형을 형성하게 된다. 따라서, 임계치를 초과하는 지점의 시간을 산출할 수 있게 된다.

다음으로, 제어부(140)는 상기 산출된 시간에 초음파 속도를 곱함으로써 피하조직의 두께를 산출한다(S140). 산출된 두께는 앞서 언급한 시술초점의 기준으로 작용한다.

뒤미처, 제어부(140)는 상기 산출된 피하조직 두께(시술초점)에 따라 압전소자 각각에 인가될 주름 완화용 군집형 펄스의 주파수, 파워, 지연시간을 결정하고(S150), 시술초점을 형성하도록, 펄스 생성부(120)를 통해 압전소자 각각에 상기 주름 완화용 군집형 펄스를 인가한다(S160).

상기한 과정들(S110~S160)은 평면형 탐촉자(112)를 구성하는 압전소자 각각에 대해 반복 수행된다. 반복 수행에 따른 특징은 다음과 같이 크게 두 가지로 정리될 수 있다.

1. 평면형 탐촉자(112)가 m×n 개의 압전소자를 구성하고 있다면, 해당 시술영역 내에서 m×n 개소의 피하조직 두께(시술초점)가 산출되는 것을 의미한다. 이는 시술영역 내에 포함되는 피하조직의 두께를 보다 정확하고 면밀하게 파악하게 되는 것이다.

2. m×n 개의 시술초점에 대해 수행되므로, 평면형 탐촉자(112)의 위치 이동 없이 역동적인 시술초점 형성이 가능하다.

참고적으로, 상기한 일련의 과정은 다양하게 변형 실시될 수 있다. 예컨대 제 S110 내지 제 S140 과정이 압전소자 개수만큼 먼저 수행되고, 산출된 두께(시술초점) 각각을 기반으로 제 S150 및 제 S160 과정이 반복 수행되는 것도 가능하다.

그러나, 본 발명의 특징적인 기술사상, 다시 말해 피하조직 두께를 측정하고 시술초점을 형성하도록 압전소자 각각에 알맞은 주름 완화용 군집형 펄스를 인가한다는 점은 변함이 없다.

한편, 상기 제 S110 내지 제 S160 과정의 수행 중, 도 17 에 도시된 바와 같이 제어부(140)가 온도센서(114)를 통해 평면형 탐촉자(112)의 온도를 측정하여(S170), 기 설정된 온도 이상인지 여부를 판단하고(S180), 제 S180 과정의 판단결과, 측정된 온도가 기 설정된 온도 이상일 경우, 가변 고전압 공급수단(124c)을 통해 펄스 생성부(120)에 공급되는 전원을 차단함으로써, 상기 평면형 탐촉자(112)의 작동을 중지시키며(S190), 제 S180 과정의 판단결과, 기 설정된 온도 이하일 경우 제 S170 과정으로 절차를 이행하는 과정을 더 포함할 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1a 는 종래 초음파 장치의 탐촉자와 시술초점에 관한 일예시도.

도 2 는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 주름 완화 장치를 개념적으로 도시한 전체 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 다수의 압전소자가 배열된 평면형 탐촉자를 보이는 일예시도.

도 4 는 본 발명에 따른 평면형 탐촉자를 통해 형성되는 파형 및 시술초점에 관한 일예시도.

도 5a 내지 도 5f 는 본 발명에 따른 평면형 탐촉자를 통해 형성되는 시술초점에 관한 일예시도.

도 6 은 본 발명에 따른 시술초점의 형성 원리를 보이는 일예시도.

도 7a 내지 도 7c 는 본 발명에 따른 시술영역을 보이는 일예시도.

도 8 은 본 발명에 따른 펄스 생성기에 관한 세부 구성도.

도 9 는 본 발명에 따른 군집형 펄스를 보이는 일예시도.

도 10 은 본 발명에 따른 펄스 증폭기에 관한 세부 구성도.

도 11a 는 종래 초음파 장치의 증폭양상을 보이는 일예시도.

도 11b 및 도 11c 는 본 발명에 따른 펄스 증폭기에 대한 증폭양상을 보이는 일예시도.

도 12 는 본 발명에 따른 송신 정합기에 관한 세부 구성도.

도 13 은 본 발명에 따른 수신 정합기에 관한 세부 구성도.

도 14 는 본 발명에 따른 RF 증폭기에 관한 세부 구성도.

도 15 는 본 발명에 따른 제어부를 통한 초음파를 이용한 주름 완화 방법에 관한 전체 흐름도.

도 16 은 본 발명에 따른 피하조직 두께측정을 보이는 일예시도.

도 17 은 본 발명에 따른 평면형 탐촉자의 온도 측정을 통해 동작을 제아하는 흐름도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 초음파를 이용한 주름 완화 장치

110: 탐촉부 120: 펄스 생성부

130: RF 수신부 140: 제어부

150: 처리영역 표시부 112: 평면형 탐촉자

114: 온도센서 116: 위치센서

122: 펄스 생성기 124: 펄스 증폭기

126: 송신 정합기 132: 수신 정합기

134: RF 증폭기 136: ADC

124a: 레벨 변환수단 124b: 펄스 증폭수단

124c: 가변 고전압 공급수단 134a: 저잡음 증폭수단

134b: 전압제어 증폭수단

Claims (16)

1. 초음파를 이용한 주름 완화 장치에 있어서,

   다수의 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자(112)를 포함하는 탐촉부(110);

   상기 평면형 탐촉자(112)에 군집형 펄스를 생성하는 펄스 생성부(120);

   상기 압전소자로부터 되먹임되는 신호를 수신하여 증폭하는 RF 수신부(130); 및

   상기 펄스 생성부(120)를 통해 두께 측정용 군집형 펄스를 압전소자에 인가하여 되먹임되는 RF 신호를 상기 RF 수신부(130)를 통해 수신하고, 수신한 RF 신호로부터 피하조직의 두께를 산출한 후, 상기 압전소자 각각에 인가될 주파수, 파워 및 지연시간을 결정하여, 상기 펄스 생성부(120)를 통해 상기 압전소자 각각에 주름완화용 군집형 펄스가 인가되도록 제어하는 제어부(140); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 펄스 생성부(120)는,

   상기 제어부(140)로부터 인가받은 주파수, 파워 및 지연시간에 대한 정보(이하, '펄스정보')에 따라 두 개의 군집형 펄스를 생성하는 펄스 생성기(122);

   상기 두 개의 군집형 펄스를 이용하여 단일의 군집형 펄스로 증폭하는 펄스 증폭기(124); 및

   증폭된 군집형 펄스를 상기 압전소자로 출력하되 해당 압전소자로부터 역류되는 신호를 차단하는 송신 정합기(126); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 펄스 생성기(122)는,

   상기 제어부(140)로부터 상기 펄스정보를 인가받는 인터페이스 수단(122a);

   평면형 탐촉자(112)의 각각의 압전소자에 대해 1개 또는 동시에 복수개의 시술초점을 이루도록 지연시간을 생성하는 신호지연 수단(122b); 및

   지연된 시간에 부합하도록 펄스를 생성하는 펄스 생성수단(122c); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 군집형 펄스는, 모 펄스 내에 포함되는 자 펄스 인것을 특징으로 하며, 상기 모 펄스 및 자 펄스는 각각 4MHz 내지 8MHZ의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 펄스 증폭기(124)는,

   상기 두 개의 군집형 펄스를 증폭하기 위해, 펄스의 레벨(level)을 높이는 레벨 변환수단(124a);

   상기 두 개의 군집형 펄스를 이용하여 단일의 군집형 펄스로 증폭하는 펄스 증폭수단(124b); 및

   상기 펄스 증폭수단(124b)로 고전압을 가변하여 시술초점의 위치에 관계없이 시술영역에 공급되는 에너지를 일정하게 공급하는 가변 고전압 공급수단(124c); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 펄스 증폭수단(124b)은,

   상기 군집형 펄스를 사인 패턴(sinusoid pattern) 또는 삼각 패턴(triangle pattern)을 형성하도록 증폭하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 송신 정합기(126)는,

   상기 펄스 증폭기(124)와 평면형 탐촉자(112) 사이에 순방향 접속되는 다이오드(126a); 및 역방향 접속되는 다이오드(126b); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 RF 수신부(130)는,

   상기 압전소자로부터 유입되는 군집형 펄스를 차단하고 RF신호를 수신하는 수신 정합기(132);

   상기 수신한 RF 신호를 수신시간에 따라 증폭률을 달리 설정하여 증폭하는 RF 증폭기(134); 및

   상기 증폭된 RF 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(136); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 RF 증폭기(134)는,

   RF 신호를 증폭하는 저잡음 증폭수단(134a); 및

   RF 신호의 수신시간이 짧을 경우 증폭률을 작게 하고, 수신시간이 길 경우 증폭률을 크게 하는 전압제어 증폭수단(134b); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 제어부(140)는,

    RF 신호로부터 특정 임계치를 초과하는 지점의 시간을 산출한 후, 산출된 시간에 초음파 속도의 곱으로써, 피하조직의 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 탐촉부(110)는,

    초음파 발생에 의한 온도를 측정하는 온도센서(114); 를 더 포함하되,

    상기 제어부(140)가 온도센서(114)를 통해 평면형 탐촉자(112)의 온도를 측정하고, 기설정된 온도 이상일 경우 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 탐촉부(110)는,

    자이로스코프 원리 기반의 위치센서(116); 를 더 포함하되,

    상기 제어부(140)가 위치센서(116)를 통해 평면형 탐촉자(112)의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 초음파를 이용한 주름 완화 장치는,

    상기 평면형 탐촉부(112)의 위치 및 처리영역의 이미지를 출력하는 처리영역 표시부(150); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 장치.
14. 초음파를 이용한 주름 완화 방법에 있어서,

    (a) 두께 측정용 군집형 펄스를 압전소자에 인가하여 되먹임되는 RF 신호를 수신하는 과정;

    (b) 상기 수신한 RF 신호로부터 특정 임계치를 초과하는 시점의 시간을 산출하는 과정;

    (c) 상기 산출된 시간에 초음파 속도를 곱하여 피하조직 두께를 산출하는 과 정;

    (d) 상기 산출된 피하조직 두께를 기반으로, 압전소자 각각에 인가될 주름 완화용 군집형 펄스의 주파수, 파워 및 지연시간을 결정하는 과정; 및

    (e) 압전소자 각각에 결정된 주름 완화용 군집형 펄스를 인가하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 (e) 과정 이후에,

    (f) 상기 (a) 과정 내지 (e) 과정을 압전소자 각각에 대해 반복수행하는 과정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 (f) 과정 이후에,

    (g) 평면형 탐촉자의 온도를 측정하는 과정;

    (h) 상기 측정된 온도가 기 설정된 온도 이상인지 여부를 판단하는 과정; 및

    (i) 상기 (h) 과정의 판단결과, 측정된 온도가 기 설정된 온도 이상일 경우, 공급되는 전원을 차단함으로써, 상기 평면형 탐촉자의 작동을 중지시키는 과정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 주름 완화 방법.

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