KR20150126082A - 고강도 집속 초음파 생성 장치 - Google Patents

Abstract

트랜스듀서를 이송/고정 시키면서 고강도 집속 초음파를 발생시켜 비침습적으로 피부 내측에 열응고점을 생성하게 하는 고강도 집속 초음파 생성장치에 대한 것으로 트랜스듀서를 이송하면서 집속초음파를 조사하는 핸드피스 와 고정된 트랜스듀서를 연속으로 조사하는 핸드피스를 동시에 구비한 고강도 집속형 초음파 생성장치에 대한 것이다

Description

고강도 집속 초음파 생성 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HIGH INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND}

본 발명은 트랜스듀서를 이송/고정 시키면서 고강도 집속 초음파를 발생시켜 비침습적으로 피부 내측에 열응고점을 생성하게 하는 고강도 집속 초음파 생성장치에 대한 것이다.

초음파는 20 KHz 이상의 주파수를 갖는 파동을 말하는 것으로서, 의료분야에서의 환부에 대한 진단 및 치료는 물론, 피부 미용에까지 다양하게 활용되고 있으며, 특히 초음파를 고강도로 집속한 형태를 고강도 집속 초음파(High Intensity focused ultrasound)라고 하며, 이러한 고강도 집속 초음파를 생성하는 장치를 고강도 집속 초음파 생성 장치라 한다. 일반적인 고강도 집속 초음파 생성 장치는 초음파를 방출하는 트랜스듀서를 내장하되, 방출된 초음파를 특정한 한 지점(이를, "초점"이라 함)에 집속하여 열을 발생시킴에 따라 시술 부위에 급격한 온도 상승을 유발시킨다. 이러한 온열 기능을 통해 각종 환부에 부작용을 남기지 않고 목적한 의료 시술을 수행한다. 이에 더하여, 고강도 집속 초음파 생성 장치는 피부 주름 개선 등의 효과가 입증되어, 침습적인 시술방법인 안면거상시술의 대안으로 각광받고 있다.

인체의 피부 구조는 겉에서부터 표피층, 진피층, 피하지방층, 근육층, 골격 순으로 이루어져 있으며, 이 중 진피층을 이루고 있는 대부분의 구성 물질은 콜라겐이라는 성분으로서, 피부탄력을 유지할 수 있도록 하는 기능을 담당한다.고강도 집속 초음파는 표피층에는 작용되지 않으며, 근육층의 일부인 근건막(Superficial Musculo-Aponeurotic System, SMAS)층에 작용하여 응고 작용을 유도함은 물론, 진피층의 깊은 부분까지 초음파로 열을 전달한다. 그 결과 콜라겐의 재생을 도모하여 주름 제거는 물론 피부탄력 개선의 효과를 확보한다.

다만, 이와 같은 고강도 집속 초음파를 이용한 시술 시에는, 고강도 집속 초음파 생성 장치에서 발생된 초음파가 전술한 근건막층 또는 진피층의 깊은 부분까지 초음파 손실이 없이 초음파 열전달을 위해 카트리지 하부면은 젤이 도포된 피부에 접촉된 상태에서 시술하여야 한다.

본 발명은 비침습적으로 근육층의 일부인 근건막(Superficial Musculo-Aponeurotic System, SMAS)층에 작용하여 응고 작용을 유도함은 물론, 진피층의 깊은 부분까지 초음파로 열을 전달한다. 그 결과 콜라겐의 재생을 도모하여 주름 제거는 물론 피부탄력 개선의 효과를 위해서 핸드피스를 피부에 접촉할 경우 핸드피스에 의해 피부조직이 눌려져 실제적인 치료하고자 하는 깊이가 변하거나 굴곡이 있는 부분은 고강도 집속형 초음파가 조사되는 면의 일부가 피부에 접촉되는 안되는 경우가 발생한다. 상기와 같이 피부에 접촉되지 않는 부분이 생길 경우 고강도 집속형 초음파 에너지가 전달되지 않거나 치료하고자 하는 부위에 전달되지 않는 경우가 발생한다.

곡면부를 시술하는 경우 핸드피스를 강한 압력으로 누르면서 시술하면 피부 깊이가 변하거나 피부의 굴곡면에 의해서 치료하고자 하는 이외의 부위에 고강도 집속형 초음파 에너지가 전달된다. 이를 방지하기 위해서 시술부위가 평탄한 부분은 초음파가 조사되는 트랜스듀서를 이송시키는 기구물을 구비한 핸드피스를 적용하고, 굴곡면이 있는 부분 또는 좁은 부위를 시술하는 경우는 초음파를 조사하는 트랜스듀서가 이송장치가 필요없이 고정된 슬림한 구조로 된 펜슬형 핸드피스를 구비하여 사용하도록 한다.

시술부위의 형상에 따라서 피부가 눌려지는 정도가 달라지고 따라서 고강도 집속 초음파에 의한 열응고점이 생성되는 부위/깊이가 달라지는 우려를 불식 시킬수 있는 방법으로, 시술부위의 피부가 평탄하거나 굴곡지거나 좁은 부위이거나 어떤 형상이더라도 형상에 구애받지 않고 최적의 핸드피스로 원하는 부위에 고강도 집속형 초음파를 조사 할 수 있기 때문에 치료 효과를 극대화 할 수 있고 부작용을 막을 수 있다.

도 1은 트랜스듀서의 이송장치를 구비한 핸드피스에 있어서 일정거리(한개 라인)를 초음파조사하는 양태를 보여주는 도면
도 2는 고강도 집속초음파가 조사되어 열응고가 되는 초점(Focal Area)이 형성되는 양태를 나타낸 도면
도 3은 상기 도 2에서 실제 집속된 초점(Focal Area)을 촬영한 도면
도 4는 복수개의 초음파 조사(한개 라인)를 위한 트랜스듀서 이송시간과 초음파 조사 시간을 도시한 Time Chart 도
도 5는 트랜스듀서 이송과 초음파 조사을 연속으로 반복하는(다수개 의 라인) 경우의 Time Chart 도
도 6은 트랜스듀서의 이송없이 초음파 조사를 연속으로 하는 경우의 Time Chart 도
도 7(a)은 본 발명에 의한 이송장치를 구비한 핸드피스 와 (b)펜슬형 핸드피스를 나타낸 도면

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 고강도 집속 초음파 생성 장치에 대해 살펴보기에 앞서, 의료 분야 또는 미용 분야에서 활용 가능한 초음파 시술의 특징에 관하여 간략히 살펴보기로 한다. 첫째, 초음파는 투과 및 반사 성질을 가지고 있다. 따라서 조사된 초음파는 인체의 장기를 투과하면서 반사되는 시간 및 강도를 시각화하여 단면 영상을 획득하는 수단으로 활용된다. 둘째, 초음파는 수술용 칼 등에 시술(특히, 절삭)을 위한 초음파 진동을 가하는 역학적 효과를 갖는다. 셋째, 초음파의 음압은 유체를 통과할 때, 유체 내에서 미세한 버블을 발생시키는 데, 이때 발생된 버블은 팽창과 파열됨에 따라 높은 압력 형태의 쇼크웨이브(shockwave)로 구현된다. 이는 강한 전단력(shearing force)을 수반한다. 넷째, 초음파는 조직 내에 전달되어 흡수되면서 열에너지 변환된다. 충분한 에너지를 갖는 초음파는 조직 내에 급격한 온도 상승을 일으킬 수 있는데, 이를 초음파의 열 효과라고 한다.

본 발명에서의 고강도 집속 초음파 생성 장치는, 이러한 초음파의 열 효과를 이용한 의료기기에 해당된다. 그 중에서도, 고강도 집속 초음파는, 집속 초음파 변환부 (Transducer, 트랜스듀서)에서 발생된 초음파를 일정한 집속점(즉, 초점)에 집속시켜 강도를 강화한 형태이다. 조직 내에 조사된 고강도 집속 초음파는, 초점에서 발생된 열 효과를 이용하여 각종 암을 온열방식으로 치료하며,이때 인체에 상처나 부작용을 남기지 않는다. 특히 고통을 수반하지 않는 선택적 국소암 치료를 가능하게 해준다. 이에 더 나아가, 이러한 고강도 집속 초음파는, 의료 시술 중에서도 피부 주름 개선 등에 특화되어 최근 각광받고 있는 기술에 해당된다. 특히, 비교적 강도가 낮은 초음파 에너지와 미세한 집속점을 형성하여, 피부 주름 개선에 탁월한 효과가 입증되고 있다.

인체의 피부 구조는 겉에서부터 표피층, 진피층, 피하지방층, 근육층, 골격 순으로 이루어져 있으며, 이 중 진피층을 이루고 있는 대부분의 구성 물질은 콜라겐이라는 성분으로서, 피부탄력을 유지할 수 있도록 하는 기능을 담당한다. 본 발명에서와 같은 고강도 집속 초음파는 표피층에는 작용되지 않으며, 근육층의 일부인 근건막(SMAS)층에 작용하여 응고 작용을 유도함은 물론, 진피층의 깊은 부분까지 초음파로 열을 전달한다. 그 결과 콜라겐의 재생을 도모하여 주름 제거는 물론 피부탄력 개선의 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 고강도 집속 초음파를 발생시키는 트랜스듀서(101)를 이송시키는 기구물이 구비된 카트리지(105)가 장착된 핸드피스(100)에 있어서 트랜스듀서(101)가 이송되는 일정한 거리(104)를 길이 방향으로 초음파가 조사되는 양태를 보여주는 도면으로 피부 밑 일정 깊이(Depth) 부위인 Focal Area에 열응고점(103)이 생성된다.

도 2, 도 3은 Focal Area를 더 상세하게 설명한 도면으로 Focal Area에 생성되는 열응고점(103)의 Size는 대략 0.5~0.8Φ x 1.8mm 의 원기둥 형상이 된다. 시술부위가 평탄한 경우는 트랜스듀서가 내장된 카트리지의 Window(701, 702)부를 피부에 밀착시키고 스위치를 on 시키면 트랜스듀서(101)의 이송과 함께 열응고점(103)이 일정거리(104)에 걸쳐 생성된다. 도 4는 Switch on 시 트랜스듀서를 일정거리(104) 이동시키며 고강도 집속 초음파를 조사(U1, U2, U3, ····Un)하는 경우(한개 라인 시술)에 대하여 트랜스듀서 이송시간과 초음파 조사시간을 도시한 Time Chart로 상세히 설명하면 트랜스듀스가 멈추어있는 동안은 초음파가 조사되고 이동하는 기간은 초음파를 조사하지 않는 방식을 설명한 것이다.

도 5는 트랜스듀서는 이송기구물 상에서 왕복을 계속하며 트랜스듀서 이송과 초음파 조사를 연속으로 반복(한 개 라인이 아닌 다수개의 라인)하는 경우의 Time Chart로 시술시간을 단축하는 효과가 기대된다. 실제 시술시는 시술부위에 카트리지의 Window(701, 702)를 밀착시키고 연속으로 초음파를 조사하면서 한 개 라인 시술 후 피부에 밀착시킨 상태로 미끌어 지면서 옆으로 이동하여 다시 한 개 라인을 그리고 다시 피부에 밀착시킨 상태로 미끌어 지면서 옆으로 이동하여 또 다시 한 개 라인을 시술하는 방법으로 시술하게 된다.

도 6은 트랜스듀서의 이송장치가 없는 고정형의 경우 일정한 Duration으로 연속하여 집속 초음파를 조사하는 Time Chart를 도시한 것이다. 이 경우는 주로 펜슬 형상의 핸드피스 구조를 채택하여 피부에 밀착되고 초음파가 조사되는 부분은 작고 슬림한 형상/구조로 하여 굴곡면이 있는 부위나 공간이 좁은 피부부위에 사용이 용이하도록 특화한 것으로 실제 시술시는 연속으로 초음파를 조사시키면서 펜슬형 초음파 조사 핸드피스를 손으로 피부에 밀착시킨 상태에서 시술에 적합한 속도로 이동시키면서 시술하게 된다.

본 발명은 고강도 집속 초음파 발생장치에 있어서 switch on시 트랜스듀서를 일정거리 이동시키며 고강도 집속 초음파를 조사(U1, U2, U3, ····Un)하는 핸드피스 와 위치가 고정된 트랜스듀서를 일정한 Duration으로 연속하여 초음파를 조사하는 펜슬 형상의 핸드피스 를 구비한 고강도 집속 초음파 발생장치에 대한 것이다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위가 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 핸드피스 101 : 트랜스듀서 102 : 초음파 집속형상
103 : Focal Area (초점) 104 : 한라인 이송거리
105 : 카트리지
701, 702 : 고강도 집속 초음파가 통과하는 창 Window

Claims (2)

1. 고강도 집속형 초음파에 의해서 비만/리프팅/주름을 제거 할 수 있는 핸드피스;
   상기 핸드피스 내부에는 이송장치를 구비하고, 선형적으로 이송되는 장치의 일측에 장착한 초음파 트랜스듀서;
   를 구비하고, 상기 핸드피스와는 달리 이송장치가 없이 위치가 고정된 트랜스듀서가 내장된 또 다른 핸드피스: 를 동시에 구비한 것을 특징으로 하는 고강도 집속형 초음파 생성장치
   
2. 의료용 초음파 발생장치에 있어서,
   일측에 구비된 핸드피스는 평탄한 시술부위에 시술이 용이한 트랜스듀스 이송장치가 구비되어 트랜스듀서 이송과 초음파 조사를 반복하면서 시술을 하고,
   다른 일측에 구비된 핸드피스는 좁은/굴곡진 부위에 시술이 용이하도록 펜슬형 외관 구조로 초음파를 일정한 간격으로 연속적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속형 초음파 생성장치
   
   

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