KR20110009337A - 초음파를 이용한 지방분해 장치 및 그 방법 - Google Patents

초음파를 이용한 지방분해 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 지방분해 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; 광원을 송신하는 광원 구동부; 상기 광원 구동부로부터 송신된 광원의 위치를 파악하여 광원의 위치값을 파악하는 수신 센서부; 상기 광원의 위치값을 바탕으로, 3축 로봇암을 구동시키는 로봇암 제어부; 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 지방 분해용 군집형 펄스가 인가되도록 제어하며, 상기 광원 구동부를 통해 광원을 송신하고, 수신 센서부를 통해 송신된 광원의 위치값을 입력받아, 로봇암 제어부로 인가하며, 상기 로봇암 제어부를 통해 3축 로봇암의 좌표 데이터에서, 상기 광원의 위치값을 가감하여, 위치 이동된 시술영역에 관한 좌표 데이터를 생성함으로써, 이를 바탕으로 3축 로봇암을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
초음파, 압전소자, 탐촉자, 지방분해

Description

초음파를 이용한 지방분해 장치 및 그 방법{THE APPARATUS FOR REMOVING FAT USING ULTRA SONIC AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 지방분해 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시술하고자 하는 영역의 피하지방 두께를 면밀히 측정 가능하고, 해당 시술영역에 내에서 시술초점을 역동적으로 변경할 수 있는 초음파를 이용한 지방분해 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 피하지방은 셀룰라이트(cellulite)로 둘러싸인 과립층으로 구성되어 있다. 이러한 피하지방은 운동을 통해 잘 분해되지 않는 특성이 있다. 이는 체내의 지방분해 효소가 상기한 셀룰라이트에 의해 차단되기 쉽기 때문이다.
따라서, 종래에는 침 바늘로 일컬어지는 카데타를 삽입하여 물리적으로 지방세포를 흡입하는 시술이 성행하였는데, 이러한 시술법은 피시술자에게 고통을 수반하기 때문에 대개 전신 마취를 선행한다. 그러나, 전신 마취는 피시술자에게 위험 요소로 작용할 수 있음을 배제할 수 없으며, 카데타가 삽입되는 경우 내부 출혈 및 그에 따른 조직의 회복 기간이 길어지는 것은 불가피하다.
한편, 최근에는 피부 표면에 대해 수직한 방향으로 강한 초음파를 인가하는 장치(이하, '초음파 장치')를 통해 피하지방을 액화시키는 시술이 행해지고 있다.
이러한 초음파 장치에서 실제 초음파를 발생시키는 구성은 '탐촉자'로 지칭되는데, 이 탐촉자는 도 1 에 예시한 바와 같이, 복수의 압전소자로 이루어져 있으며, 그 형상은 미설명부호 [A], [B] 와 같이 반구형, 또는 [C] 와 같이 과녁형을 취하고 있다.
그러나, 상기한 초음파 장치의 탐촉자는 도 1 에 보인 바와 같이 단일의 시술초점만을 형성하기 때문에 탐촉자를 시술영역 내에서 여러 번 옮겨야 하는 불편함이 있다.
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.
그리고, 지금까지 시술할 때에 사용자의 손으로만 가능하기 때문에 어떤 부분은 시술이 안되고 어떤 부분은 재시술을 해야하는 문제가 발생하기도 한다. 기존에는 환자가 움직였는지만 파악하여 환자를 손으로 바로 잡는 기술만 있었는데 실제 응용시에는 큰 도움이 되지 않았다. 환자의 움직임의 거리를 정량적으로 파악되지 못했기 때문에 시술시 시술위치의 변화에 어떤 도움도 주지 못했다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로 다음과 같은 주요 기술적 과제를 갖는다.
첫째, 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.
둘째, 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자의 m×n개에 해당하는 모든 압전소자에 대해 각각의 지연시간을 동시 2개 이상의 시술초점을 이루도록 역동적으로 생성하여, 2개 이상의 시술영역에 동시에 에너지를 전달할 수 있도록 함에 있다.
셋째, 시술영역의 온도를 정밀히 측정하여 파워를 제어함으로써 시술영역에 과도하지 않은 적절한 에너지를 전달할 수 있도록 함에 있다.
넷째, 탐촉자의 온도를 정밀히 측정하여 파워를 제어함으로써 시술영역에 과도하지 않은 적절한 에너지를 전달할 수 있도록 함에 있다.
다섯째, 시술부위영역을 자동으로 인식한 후, 3축 로봇팔을 이용하여 자동으로 움직이면서 시술하게 할 수 있도록 함에 있다.
여섯째, 시술중에 환자의 움직임을 센서를 통하여 인지한 후, 자동으로 시술 부위의 위치를 보정하여 시술했던 곳은 두 번하지 않게 하고, 시술하지 않은 곳을 건너뛰지 않게 하여, 모든 시술영역이 골고루 시술되게 할 수 있도록 함에 있다.
일곱째, 동작알림부를 통하여 현재 초음파 에너지가 방사되는지를 실시간으로 알려줘 사용자로 하여금 편의와 환자의 안전을 제공하도록 함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 초음파를 이용한 지방분해 장치에 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; 광원을 송신하는 광원 구동부; 상기 광원 구동부로부터 송신된 광원의 위치를 파악하여 광원의 위치값을 파악하는 수신 센서부; 상기 광원의 위치값을 바탕으로, 3축 로봇암을 구동시키는 로봇암 제어부; 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 지방 분해용 군집형 펄스가 인가되도록 제어하며, 상기 광원 구동부를 통해 광원을 송신하고, 수신 센서부를 통해 송신된 광원의 위치값을 입력받아, 로봇암 제어부로 인가하며, 상기 로봇암 제어부를 통해 3축 로봇암의 좌표 데이터에서, 상기 광원의 위치값을 가감하여, 위치 이동된 시술영역에 관한 좌표 데이터를 생성함으로써, 이를 바탕으로 3축 로봇암을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 시술영역내 피하지방의 두께에 대한 면밀한 측정이 가능하고, 이를 기반으로 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자의 m×n개에 해당하는 모든 압전소자에 대해 각각의 지연 시간을 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 간의 특성을 조절할 수 있다. 그리고 군집형 펄스는 연속적인 패턴(사인 패턴, 삼각 패턴)을 기반으로 증폭되므로 피시술자에 대한 피하지방의 충격 또는 자극을 최소화시킬 수 있으며, 지방분해 효율을 극대화시킬 수 있는 효과도 있다.
또한 본 발명에 따르면, 시술영역내 피하지방의 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 에너지가 같게 하여 모든 시술부위에 같은 에너지를 전달하여 지방분해 효율을 극대화시킬 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 환자의 시술부위를 카메라를 이용한 영상처리하여 정확한 시술영역으로 설정한 후 3축을 사용하는 로봇팔을 이용하여 자동으로 시술 하여 편의성을 극대화 시킬 수 있는 효과도 있다.
또한 본 발명에 따르면, 환자의 움직임을 추적하여 시술 위치를 보정함으로써 안전한 시술 또한 보장할 수 있는 효과도 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 동작 알림부(소리 또는 빛)을 추가 하여 초음파 에너지 발생 여부를 확인하여 안전한 시술을 보장할 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 지방분해 장치에 관하여 도 2 내지 도 23 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 지방분해 장치(A)(이하, '지방분해 장치')를 개념적으로 도시한 전체 구성도로서, 전체적으로 지방 분해용 펄스를 인가하도록 하는 구성과, 환자의 움직임을 추적하고, 3축 로봇암을 구동시키는 구성으로 이루어지는 바, 도시된 바와 같이 탐촉부(110), 펄스 생성부(120), RF 수신부(130), 위치 표시부(140), 광원 구동부(150), 수신 센서부(160), 로봇암 제어부(170), 영상 제어부(180), 동작 알림부(190) 및 제어부(200)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 지방 분해용 펄스를 인가하도록 하는 구성인 탐촉부(110), 펄스 생성부(120), RF 수신부(130) 및 위치 표시부(140)에 관하여 살피면 다음과 같다.
탐촉부(110)는 다수의 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자(112), 상기 평면형 탐촉자(112)의 온도를 측정하는 온도센서(114), 상기 평면형 탐촉자(112)의 위치를 감지하는 위치센서(116) 및 동작중인 시스템에서 초음파 에너지가 방사되는지를 알려주기 위한 동작 알림기(118)를 포함한다.
구체적으로, 평면형 탐촉자(112)는 하기의 펄스 생성부(120)로부터 인가되는 군집형 펄스(두께 측정용, 지방 분해용)를 기계적 진동, 즉 초음파로 변환ㅇ출력한다.
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(200)는 피하지방 두께를 산출한 후, 그 산출된 결과에 따라 주파수, 파워 및 지연시간을 결정하여 각각의 압전소자(20)에 펄스(아래의 '지방 분해용 군집형펄스')를 인가토 록 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 7 은 본 발명에 따른 시술영역을 보이는 일예시도이다.
도 6 에서는 설명의 편의상 4개의 압전소자(1, 2, 3, 4)인 경우로 단순화시켜 설명키로 한다. 도면을 참조하면, 압전소자의 1은 임의점(X)에 대해
Figure 112009044610929-PAT00001
만큼, 압전소자 2는
Figure 112009044610929-PAT00002
만큼, 압전소자 3은
Figure 112009044610929-PAT00003
만큼, 그리고 압전소자 4는
Figure 112009044610929-PAT00004
만큼 이격되어 있다. 이때의 단위는 ㎜이다.
여기서, 체내에서 초음파의 평균속도는
Figure 112009044610929-PAT00005
(1,540,000㎜/s)이므로, 위 압전소자들의 이격거리는 다음의 [수식 1] 과 같이 시간으로 환산될 수 있다.
[수식 1]
압전소자 1 :
Figure 112009044610929-PAT00006
압전소자 2 :
Figure 112009044610929-PAT00007
압전소자 3 :
Figure 112009044610929-PAT00008
압전소자 4 :
Figure 112009044610929-PAT00009
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 같이 지연시간을 갖고 진동하게 되며, 최종적으로 상기한 임의점(X)은 시술초점으로 제어된다.
[수식 2]
압전소자 3의 지연시간 :
Figure 112009044610929-PAT00010
압전소자 2의 지연시간 :
Figure 112009044610929-PAT00011
압전소자 1의 지연시간 :
Figure 112009044610929-PAT00012
온도센서(114)는 초음파 발생에 의한 평면형 탐촉자(112)의 온도를 측정하는 기능을 수행한다. 여기에서, 온도는 열전쌍으로 측정된 후 디지털로 바뀌어 제어부(200)로 보내진다. 제어부(200)는 온도센서(114)를 통해 측정한 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 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(200)는 위치센서(116)를 통해 현재 시술영역 및 시술한 영역 그리고 시술할 영역에 대해 식별함으로써(도 7 참조), 기 시술된 영역에 대해 재 시술되는 것을 방지한다. 이와 같이 식별되는 평면형 탐촉자(112)의 위치는 위치 표시부(140)를 통해 출력된다.
또한, 펄스 생성부(120)는 펄스 생성기(122), 펄스 증폭기(124), 송신 정합기(126)로 구성되어, 군집형 펄스(두께 측정용, 지방 분해용)를 생성한다.
구체적으로, 펄스 생성기(122)는 제어부(200)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(200)로부터 펄스정보를 인가받는 인터페이스 수단(122a), 지연시간을 생성하는 신호지연 수단(122b) 및 지연된 시간에 부합하도록 펄스를 생성하는 펄스 생성수단(122c)을 포함한다.
이때, 신호지연 수단(122b)은 평면형 탐촉자(112)의 m×n개에 해당하는 압전소자(20)에 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.
상기 군집형 펄스는 도 9 에 도시된 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 주파수와투과율의 관계는 종래 지방분해 관련 초음파 장치에 있어서 기술적 모순(technical contradiction : 두 가지 기술적 요소 가 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 50KHz ~3MHz인 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)과, 압전소자 배열로 이루어진 평면형 탐촉자(112)를 이용하여 도 5d 와 같이, 3차원적 원하는 깊이와 원하는 위치에서 이루어진 초점에서의 에너지가 같도록 고전압을 가변하여 공급하는 가변 고전압 공급수단(124c)을 포함한다. 펄스 증폭수단(124b)을 통해 증폭된 군집형 펄스는 송신 정합기(126)를 거쳐 상기한 평면형 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 초음파 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 피하지방에 충격 또는 자극을 초래할 수 있다.
반면에, 본 발명의 펄스 증폭수단(124b)은 도 11b 와 도 11c 에 도시된 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 피하지방의 충격(자극)이 최소화된다.
참고적으로, 피하지방 충격을 더욱 최소화시키기 위해 상기 평면형 탐촉자(112)로 지방분해용 군집형 펄스가 인가되는 초기에는 상기한 패턴에 따라 전압 레벨이 증가되도록, 그리고 후기에는 감소되도록 제어부(200)와 가변 고전압 공급 수단(124c)에 의해 제어될 수 있다.
송신 정합기(126)는 평면형 탐촉자(112)로부터 유입(또는 역류)되는 신호를 차단한다. 이를 위해 송신 정합기(126)는 도 12 와 같이 펄스 증폭기(124)와 평면형 탐촉자(112) 사이에 순방향 접속되는 다이오드(126a) 및 역방향 접속되는 다이오드(126b)를 포함한다.
상기 펄스 증폭수단(124b)으로부터 출력되는 펄스는 0.7V(일반적인 다이오드의 Vd)를 충분히 상회하는 전압을 가지므로, 상기 펄스는 순방향으로 원활히 도통된다. 반면에 평면형 탐촉자(112)로부터 유입되는 신호는 RF신호로 0.7V 미만이므로 역방향 접속 다이오드(126b)에 의해 차단된다. 참고적으로 펄스 생성부(120)는 평면형 탐촉자(112)를 구성하는 압전소자 개수만큼 마련된다. 이는 압전소자 각각에 대해 선택적으로 또는 동시에 군집형 펄스가 인가될 수 있음을 의미한다.
또한, 피하지방 두께측정을 위한 구성인 RF 수신부(130)를 살피면, RF 수신부(130)는 평면형 탐촉자(112)의 해당 압전소자(20)로부터 되먹임(feedback)되는 RF신호를 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).
보다 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 평면형 탐촉자(112)를 구성하는 압전소자(20)의 개수만큼 마련된다.
수신 정합기(132)는 도 13 에 도시된 바와 같이, 군집형 펄스의 유입을 막고 RF 신호만을 통과시키는 클리핑 수단(132a) 및 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) 및 RF 신호의 수신시간이 짧을 경우 증폭률을 크게 하고, 수신시간이 긴 경우 증폭률을 작게 하는 방식으로 증폭하는 전압제어 증폭수단(134b)을 포함한다. 상기와 같이 증폭률을 달리하는 이유는 평면형 탐촉자(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.
ADC(136)는 통상의 A/D컨버터로 구성되며, 상기 RF 증폭기(134)를 통해 증폭된 RF 신호(아날로그 신호)를 디지털신호로 변환하여 제어부(200)로 송신한다.
또한, 동작 알림부(190)는 동작중인 시스템에서 초음파 에너지가 방사 여부를 알려주기 위한 것으로서, 소리 또는 빛을 이용한다, 즉, 초음파 에너지가 방사될 경우, 소리 또는 빛을 출력함으로써, 외부로 시술 중임을 알리고, 시술 시 주의를 경고할 수 있다.
한편, 환자의 움직임을 추적하고, 3축 로봇암을 구동시키는 구성인, 광원 구동부(150), 수신 센서부(160), 로봇암 제어부(170) 및 영상 제어부(180)에 관하여 살피면 다음과 같다.
광원 구동부(150)는 도 15 에 도시된 바와 같이 광원 송신수단(152) 및 상기 광원 송신수단(152)을 구동시키는 광원 구동수단(154)을 포함한다. 여기서, 광원 송신수단은 레이저, LED, 스프리트(split)광, 적외선 등을 적용하는 각종 센서가 될 수 있다. 즉, 제어부(200)는 일단 시스템이 구동되기 시작하면 광원 구동수단(154)을 통해 도 16 의 (a) 내지 (c) 와 같이 다양한 모양으로 배치되어 있는 광원 송신수단(152)을 구동시킴으로써 광원을 송신한다.
또한, 수신 센서부(160)는 상기 도 15 에 도시된 바와 같이 시술 중, 송신된 광원의 위치를 파악하는 위치이동 감지수단(162) 및 상기 위치이동 감지수단(162)을 통해 파악된 광원의 위치값을 디지털 값으로 변환하는 수신센서 ADC(164)를 포함한다.
도 17 의 (a), (b) 는 위치이동 감지수단(162)을 보이는 일예시도로서, 도시된 바와 같이 격자 형상 또는 거미줄 형상을 갖는다. 도 18 의 (a), (b) 는 위치이동 감지수단(162)에 배치된 광원을 보이는 일예시도이다.
즉, 위치이동 감지수단(162)은 상기 도 18 의 (a) 및 도 19 와 같이 그 중심에 광원이 배치되도록 환자에게 고정 부착된다.
이후, 제어부(200)는 상기 수신센서 ADC(164)로부터 디지털 값으로 변환된 광원의 위치값을 입력받아 로봇암 제어부(170)로 인가한다.
또한, 로봇암 제어부(170)는 상기 도 15 에 도시된 바와 같이 광원의 위치값을 바탕으로, 3축 로봇암(174)을 구동시키는 3축 로봇암 제어수단(172) 및 상기 3축 로봇암 제어수단(172)의 제어신호에 따라 구동되는 3축 로봇암(174)을 포함한다.
구체적으로, 3축 로봇암 제어수단(172)은 도 20 에 도시된 바와 같이 3축 로봇암의 좌표 데이터에서, 제어부(200)를 통해 입력된 광원의 위치값 데이터를 가감함으로써, 위치 이동된 시술영역에 관한 좌표 데이터를 생성하는 PC(172a), 생성된 좌표 데이터를 모터 제어신호로 변환하는 모터 제어기(172b) 및 상기 모터 제어신호를 모터 구동신호로 변환하여 3축 로봇암(174)(도 21 참조)을 구동시키는 모터 구동기(172c)를 포함한다.
만일, 시술 중에 환자가 움직여서 위치이동 감지수단(162)에 좌로 한 칸 이동(도 18 의 (b)참조)했다고 감지하면, 3축 로봇암 제어수단(172)은 현재의 x, y, z축 좌표에서 좌로 한 칸 이동된 좌표 데이터를 생성하고, 생성된 좌표 데이터를 바탕으로 3축 로봇암(174)을 이동시켜 시술토록 한다. 이를 통해, 시술부위를 이중시술하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 영상 제어부(180)는 신체에 부착된 표준지(10)의 캡쳐 영상을 바탕으로, 시술영역을 결정하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 15 에 도시된 바와 같이 카메라를 통해 영상을 캡쳐하는 영상 획득수단(182) 및 획득한 영상을 처리하는 영상 처리수단(184)을 포함한다.
구체적으로, 영상 획득수단(182)은 고정된 카메라를 이용하여 시술영역(a)이 표시된 신체의 시술부위를 캡쳐하고, 표준지(10)가 밀착되어 부착된 시술부위를 캡쳐한다. 이때, 시술영역은 펜(유성 또는 수성잉크) 등을 이용하여 도 22 와 같이 표시할 수 있다.
영상 처리수단(184)은 영상 획득수단(182)을 통해 획득한 영상 즉, 신체에 표시된 시술영역(a)을 캡쳐한 영상과, 도 23 과 같이 그 간격(d)이 기 설정되어 있는 표준지(10)가 부착된 상태를 캡쳐한 영상을 바탕으로, 상기 신체에 표시된 시술영역의 평면형 탐촉자(112)에 대한 상대적인 좌표를 산출한다.
이는, 준비상태에서 평면형 탐촉자(112)를 기 설정된 위치에 고정한 후, 시 술영역에 대한 이미지를 획득했기에 가능한 일이다.
즉, 시술영역(a)과 평면형 탐촉자(112)에 대한 상대적인 좌표를 알기 때문에 평면형 탐촉자(112)를 어느 방향으로 어느 정도 이동하면 시술영역의 경계에 도달하는지 쉽게 알 수 있다. 여기서 인식된 시술영역을, 3축 로봇암 제어시 이용하면 보다 정확하게 시술영역에만 시술을 할 수 있다.
여기서, 표준지(10)는 헝겊, 비닐, 종이 등으로 다양하게 설정할 수 있으며, 표준지(10)가 투명한 재질일 경우, 표준지(10)가 부착된 상태에서 바로 한 번의 캡쳐 영상을 바탕으로, 신체에 표시된 시술영역의 평면형 탐촉자(112)에 대한 상대적인 좌표를 산출할 수 있다.
그리고, 제어부(200)는 지방분해 장치(A)에 대한 전반적인 제어를 수행하게 되는 바, 앞서 상술한 기재를 통해 알 수 있는 바와 같이, 제어부(200)는 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 지방 분해용 군집형 펄스가 인가되도록 제어하는 기능을 수행한다.
또한, 제어부(200)는 환자의 움직임을 추적하고 3축 로봇암을 구동시키기 위하여, 광원 구동부(150)를 통해 광원을 송신하고, 수신 센서부(160)를 통해 송신된 광원의 위치값을 입력받아, 로봇암 제어부(170)로 인가하며, 상기 로봇암 제어 부(170)를 통해 3축 로봇암의 좌표 데이터에서, 상기 광원의 위치값을 가감하여, 위치 이동된 시술영역에 관한 좌표 데이터를 생성함으로써, 이를 바탕으로 3축 로봇암을 제어하도록 하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 영상 제어부(180)를 통해, 신체에 표시된 시술영역을 캡쳐한 영상과, 간격이 기 설정된 표준지가 부착된 영상을 바탕으로, 시술영역의 평면형 탐촉자에 대한 상대적인 좌표를 산출함으로써, 시술영역을 결정하도록 제어하며, 동작 알림부(190)를 통해, 초음파 에너지가 방사될 경우, 소리 또는 빛을 출력하도록 제어하는 기능을 수행한다.
또한, 제어부(200)는 탐촉부(110)의 온도가 기 설정된 온도 이상인지 여부를 판단하여, 측정된 온도가 기 설정된 온도 이상일 경우, 펄스 생성부(120)에 공급되는 전원을 차단함으로써, 상기 탐촉부(110)의 작동을 중지시키는 기능을 수행하며, RF 수신부(130)를 통해 수신되어 증폭 및 디지털화된 탐촉부(110)의 RF 신호를 바탕으로, FFT(Fast Fourier Transform) 변환하여, 중심주파수(fo)의 위상 변화를 측정함으로써 시술영역의 내부 온도 변화를 측정하는 기능을 수행한다.
이하에서는, 상술한 지방분해 장치(A)를 이용한 지방분해 방법에 관하여 도 24 내지 도 29 를 참조하여 살피도록 하며, 이를 통해 지방분해 장치(A)의 전반적인 제어를 수행하는 제어부(200)의 기능을 더욱 명확히 살피도록 한다.
먼저, 지방 분해용 군집형 펄스를 인가하는 과정을 살피면, 도 24 에 도시된 바와 같이 제어부(200)가 펄스 생성부(120)를 통해 평면형 탐촉자(112)의 해당 압전소자로 두께 측정용 군집형 펄스를 인가한다(S10). 두께 측정용 군집형 펄스는 전술한 바와 같이 정형화된 주파수와 지연시간을 갖는 펄스로서, 측정에 적합한 최소한의 파워를 갖는다.
이어서, 제어부(200)는 RF 수신부(130)를 통해 RF 신호를 수신하고(S20), 수신한 RF 신호로부터 임계치를 초과하는 시점의 시간을 산출한다(S30).
이때, 도 25 를 참조하면, 두께 측정용 군집형 펄스에 따른 음파가 평면형 탐촉자(112)의 해당 압전소자로부터 피부의 깊이방향으로 인가되고, 인가된 음파에 따른 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: 피하지방 경계)에서는 특정 임계치를 초과하는 파형을 형성하게 된다. 따라서 임계치를 초과하는 지점의 시간을 산출할 수 있게 된다.
다음으로, 제어부(200)는 상기 산출된 시간에 초음파 속도를 곱함으로써 피하지방의 두께를 산출한다(S40). 산출된 두께는 앞서 언급한 시술초점이 된다.
제어부(200)는 상기 산출된 피하지방 두께(시술초점)에 따라 압전소자 각각에 인가될 지방 분해용 군집형 펄스의 주파수, 파워, 지연시간을 결정하고(S50), 시술초점을 형성하도록, 펄스 생성부(120)를 통해 압전소자 각각에 지방 분해용 군집형 펄스를 인가한다(S60).
또한, 상기 제 S10 내지 제 S60 과정의 수행 중, 도 26 에 도시된 바와 같이 제어부(200)가 온도센서(114)를 통해 평면형 탐촉자(112)의 온도를 측정하여(S70), 기 설정된 온도 이상인지 여부를 판단하고(S80), 제 S80 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(S90), 제 S80 과정의 판단결과, 기 설정된 온도 이하일 경우 제 S70 과정으로 절차를 이행하는 과정을 더 포함할 수 있다.
또한, 시술영역에 과도하지 않은 적절한 에너지를 전달할 수 있도록 하기 위해서는 시술영역의 내부 온도를 측정하여, 이 측정결과를 가변 고전압 공급수단(124c)에 반영해야 한다. 따라서, 시술영역내의 내부 온도를 측정하기 위한 과정을 살피면 다음과 같다.
RF 수신부(130)가 평면형 탐촉자(112)로부터 RF 신호를 수신하여, 증폭한 후 디지털화된 신호를 바탕으로, 제어부(200)는 디지털화한 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 변환하여, 중심주파수(fo)의 위상 변화를 측정함으로써 온도 변화를 측정한다.
도 27 은 온도와 되먹임 신호에 대한 관계를 보여주고 있다. 도 27 의 (a) 및 (b) 를 통해 보듯이, 온도가 낮으면 되먹임신호가 늦게 발생하지만 온도가 높으면 되먹임 신호는 온도에 비례하여 빨리 발생시킨다. 이것을 구체화하는 방법으로는, 평면형 탐촉자(112)에서 받은 RF 신호를 RF 수신부(130)에서 FFT 변환하여 중심주파수에 해당하는 W(fo)의 값을 보면 알 수 있다. W(fo)는 실수값과 허수값으로 구성되는데, 이 실수와 허수 사이에의 위상이 온도변화를 표시한다. 즉, 온도의 변화에 따라 위상이 비례하여 위상이 변화한다.
또한, 환자의 움직임을 추적하고 3축 로봇암을 구동시키는 과정을 살피면, 도 28 에 도시된 바와 같이 광원 송신수단(152)이 광원을 송신하고(S100), 위치이동 감지수단(162)이 시술 중, 송신된 광원의 위치를 파악하고(S110), 수신센서 ADC(164)가 파악된 광원의 위치값을 디지털 값으로 변환한다(S120).
이후, 제어부(200)가 수신센서 ADC(164)로부터 디지털 값으로 변환된 광원의 위치값을 입력받아 로봇암 제어부(170)로 인가한다(S130).
다음으로, 3축 로봇암 제어수단(172)의 PC(172a)는 3축 로봇암의 좌표 데이터에서, 제어부(200)를 통해 입력된 광원의 위치값 데이터를 가감함으로써, 위치 이동된 시술영역에 관한 좌표 데이터를 생성하고(S140), 모터 제어기(172b)는 생성된 좌표 데이터를 모터 제어신호로 변환하고(S150), 모터 구동기(172c)는 상기 모터 제어신호를 모터 구동신호로 변환하여 3축 로봇암(174)을 구동시킨다(S160).
또한, 영상 제어부(180)를 통해 시술영역을 결정하는 과정을 살피면, 도 29 에 도시된 바와 같이 영상 획득수단(182)이 고정된 카메라를 이용하여 시술영역(a)이 표시된 신체의 시술부위를 캡쳐하고(S170), 표준지(10)가 밀착되어 부착된 시술부위를 캡쳐한다(S180).
이후, 영상 처리수단(184)은 영상 획득수단(182)을 통해 획득한 영상 즉, 신 체에 표시된 시술영역(a)을 캡쳐한 영상과, 상기 도 23 과 같이 그 간격(d)이 기 설정되어 있는 표준지(10)가 부착된 상태를 캡쳐한 영상을 바탕으로, 상기 신체에 표시된 시술영역의 평면형 탐촉자(112)에 대한 상대적인 좌표를 산출한다(S190).
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 1 은 종래 초음파 장치의 탐촉자를 보이는 일예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 지방분해 장치를 개념적으로 도시한 전체 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 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 7 은 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 환자의 움직임을 추적하고, 3축 로봇암을 구동시키기 위한, 광원 구동부, 수신 센서부, 로봇암 제어부 및 영상 제어부에 관한 세부 구성도.
도 16 은 본 발명에 따른 광원 송신수단이 배치된 모습을 보이는 일예시도.
도 17 은 본 발명에 따른 위치이동 감지수단을 보이는 일예시도.
도 18 은 본 발명에 따른 위치이동 감지수단에 배치된 광원을 보이는 일예시도.
도 19 는 본 발명에 따른 광원이 위치이동 감지수단의 중심에 배치된 모습을 보이는 일예시도.
도 20 은 본 발명에 따른 3축 로봇암 제어수단에 관한 세부 구성도.
도 21 은 본 발명에 따른 3축 로봇암을 보이는 일예시도.
도 22 는 본 발명에 따른 시술영역을 표시한 모습을 보이는 일예시도.
도 23 은 본 발명에 따른 간격이 기 설정되어 있는 표준지의 모습을 보이는 일예시도.
도 24 는 본 발명에 따른 지방 분해용 군집형 펄스를 인가하는 과정에 관한 흐름도.
도 25 는 본 발명에 따른 피하지방의 두께 측정을 보이는 일예시도.
도 26 은 본 발명에 따른 평면형 탐촉자의 온도 측정을 통해 동작을 제어하는 과정에 관한 흐름도.
도 27 은 본 발명에 따른 온도와 되먹임 신호와의 관계를 보이는 일예시도.
도 28 은 본 발명에 따른 환자의 움직임을 추적하고 3축 로봇암을 구동시키는 과정에 관한 흐름도.
도 29 는 본 발명에 따른 영상 제어부를 통해 시술영역을 결정하는 과정에 관한 흐름도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
110: 탐촉부 112: 평면형 탐촉자
114: 온도센서 116: 위치센서
120: 펄스 생성부 122: 펄스 생성기
122a: 인터페이스 수단 122b: 신호지연 수단
122c: 펄스 생성수단 124: 펄스 증폭기
124a: 레벨 변환수단 124b: 펄스 증폭수단
124c: 가변 고전압 공급수단 126: 송신 정합기
126a: 순방향 다이오드 126b: 역방향 다이오드
130: RF 수신부 132: 수신 정합기
134: RF 증폭기 134a: 저잡음 증폭수단
134b: 전압제어 증폭수단 140: 위치 표시부
150: 광원 구동부 152: 광원 송신수단
154: 광원 구동수단 160: 수신 센서부
162: 위치이동 감지수단 164: 수신센서 ADC
170: 로봇암 제어부 172: 3축 로봇암 제어수단
172a: PC 172b: 모터 제어기
172c: 모터 구동기 180: 영상 제어부
182: 영상 획득수단 184: 영상 처리수단
190: 동작 알림부 200: 제어부

Claims (25)

  1. 초음파를 이용한 지방분해 장치에 있어서,
    다수의 압전소자(20) 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);
    광원을 송신하는 광원 구동부(150);
    상기 광원 구동부(150)로부터 송신된 광원의 위치를 파악하여 광원의 위치값을 파악하는 수신 센서부(160);
    상기 광원의 위치값을 바탕으로, 3축 로봇암을 구동시키는 로봇암 제어부(170); 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 지방 분해용 군집형 펄스가 인가되도록 제어하며,
    상기 광원 구동부(150)를 통해 광원을 송신하고, 수신 센서부(160)를 통해 송신된 광원의 위치값을 입력받아, 로봇암 제어부(170)로 인가하며, 상기 로봇암 제어부(170)를 통해 3축 로봇암의 좌표 데이터에서, 상기 광원의 위치값을 가감하 여, 위치 이동된 시술영역에 관한 좌표 데이터를 생성함으로써, 이를 바탕으로 3축 로봇암을 제어하는 제어부(200); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 생성부(120)는,
    상기 제어부(200)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 지방분해 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 펄스 생성기(122)는,
    상기 제어부(200)로부터 상기 펄스정보를 인가받는 인터페이스 수단(122a);
    평면형 탐촉자(112)의 압전소자 각각에 대한 지연시간을 생성하는 신호지연 수단(122b); 및
    상기 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 지방분해 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 군집형 펄스는, 모 펄스 내에 포함되는 자 펄스인 것을 특징으로 하며, 상기 모 펄스 및 자 펄스는 각각 50KHz 내지 3MHz의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 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 지방분해 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 지방분해 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 지방분해 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 수신부(130)는,
    상기 압전소자(20)로부터 유입되는 군집형 펄스를 차단하고 RF 신호를 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 지방분해 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 RF 증폭기(134)는,
    RF 신호를 증폭하는 저잡음 증폭수단(134a); 및
    RF 신호의 수신시간에 따라 증폭률을 다르게 하는 전압제어 증폭수단(134b); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(200)는,
    RF 신호로부터 특정 임계치를 초과하는 지점의 시간을 산출한 후, 산출된 시간에 초음파 속도의 곱으로써, 피하조직의 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐촉부(110)는,
    초음파 발생에 의한 온도를 측정하는 온도센서(114); 를 더 포함하되,
    상기 제어부(200)가 상기 온도센서(114)를 통해 평면형 탐촉자(112)의 온도를 측정하고, 기 설정된 온도 이상일 경우 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하며,
    자이로스코프 원리 기반의 위치센서(116); 를 더 포함하되,
    상기 제어부(200)가 상기 위치센서(116)를 통해 평면형 탐촉자(112)의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파를 이용한 지방분해 장치는,
    상기 평면형 탐촉부(112)의 위치를 출력하는 위치 표시부(140); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 구동부(150)는,
    레이저, LED, 스프리트광, 적외선 중 어느 하나를 조사하는 광원 송신수단(152); 및
    상기 광원 송신수단(152)을 구동시키는 광원 구동수단(154); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 센서부(160)는,
    시술 중, 송신된 광원의 위치를 파악하는 위치이동 감지수단(162); 및
    상기 위치이동 감지수단(162)을 통해 파악된 광원의 위치값을 디지털 값으로 변환하는 수신센서 ADC(164); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇암 제어부(170)는,
    상기 광원의 위치값을 바탕으로, 3축 로봇암(174)을 구동시키는 3축 로봇암 제어수단(172); 및
    상기 3축 로봇암 제어수단(172)의 제어신호에 따라 구동되는 3축 로봇암(174); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 위치이동 감지수단(162)은, 그 중심에 상기 광원이 배치되도록 고정되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 3축 로봇암 제어수단(172)은,
    3축 로봇암의 좌표 데이터에서, 제어부(200)를 통해 입력된 광원의 위치값 데이터를 가감함으로써, 위치 이동된 시술영역에 관한 좌표 데이터를 생성하는 PC(172a), 생성된 좌표 데이터를 모터 제어신호로 변환하는 모터 제어기(172b) 및 상기 모터 제어신호를 모터 구동신호로 변환하여 3축 로봇암(174)을 구동시키는 모터 구동기(172c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파를 이용한 지방분해 장치는,
    신체에 부착된 표준지(10)의 캡쳐 영상을 바탕으로, 시술영역을 결정하되,
    카메라를 통해 영상을 캡쳐하는 영상 획득수단(182) 및 획득한 영상을 처리하는 영상 처리수단(184)을 포함하는 영상 제어부(180); 를 더 포함하되,
    상기 제어부(200)는, 상기 영상 제어부(180)를 통해, 신체에 표시된 시술영역을 캡쳐한 영상과, 간격이 기 설정된 표준지가 부착된 영상을 바탕으로, 시술영역의 평면형 탐촉자에 대한 상대적인 좌표를 산출함으로써, 시술영역을 결정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파를 이용한 지방분해 장치는,
    동작중인 시스템에서 초음파 에너지가 방사될 경우, 소리 또는 빛을 출력하는 동작 알림부(190); 를 더 포함하되,
    상기 제어부(200)는, 동작 알림부(190)를 통해, 초음파 에너지가 방사될 경우, 소리 또는 빛을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(200)는,
    상기 탐촉부(110)의 온도가 기 설정된 온도 이상인지 여부를 판단하여, 측정 된 온도가 기 설정된 온도 이상일 경우, 펄스 생성부(120)에 공급되는 전원을 차단함으로써, 상기 탐촉부(110)의 작동을 중지시키며,
    상기 RF 수신부(130)를 통해 수신되어 증폭 및 디지털화된 탐촉부(110)의 RF 신호를 바탕으로, FFT(Fast Fourier Transform) 변환하여, 중심주파수(fo)의 위상 변화를 측정함으로써 시술영역의 내부 온도 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 장치.
  21. 초음파를 이용한 지방분해 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 과정;
    (d) 상기 산출된 피하조직 두께를 기반으로, 압전소자 각각에 인가될 지방 분해용 군집형 펄스의 주파수, 파워 및 지연시간을 결정하는 과정; 및
    (e) 압전소자 각각에 결정된 지방 분해용 군집형 펄스를 인가하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 방법.
  22. 제 21 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 지방분해 방법.
  23. 제 22 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 지방분해 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 (a) 과정 이전 또는 상기 (e) 과정 이후에,
    (a') 광원을 송신하는 과정;
    (b') 시술 중, 송신된 광원의 위치를 파악하여, 파악된 광원의 위치값을 디지털 값으로 변환하는 과정;
    (c') 3축 로봇암의 좌표 데이터에서, 변환된 광원의 위치값 데이터를 가감하여, 위치 이동된 시술영역에 관한 좌표 데이터를 생성하는 과정; 및
    (d') 상기 좌표 데이터를 모터 구동신호로 변환하여 3축 로봇암을 구동시키는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 (a) 과정 이전 또는 상기 (e) 과정 이후에,
    (a'') 고정된 카메라를 이용하여 시술영역(a)이 표시된 신체의 시술부위를 캡쳐하고, 표준지(10)가 밀착되어 부착된 시술부위를 캡쳐하는 과정; 및
    (b'') 상기 (a'') 과정을 통해 신체에 표시된 시술영역(a)을 캡쳐한 영상과. 그 간격(d)이 기 설정되어 있는 표준지(10)가 부착된 상태를 캡쳐한 영상을 바탕으로, 상기 신체에 표시된 시술영역의 평면형 탐촉자(112)에 대한 상대적인 좌표를 산출하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 지방분해 방법.
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