KR20150139976A - 초음파 발생 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 미용과 치료를 위한 초음파 발생 시스템 및 방법으로서, 적어도 두 개의 서로 다른 주파수 f1, f2의 초음파를 발생시키는 전자 제어 초음파 헤드를 포함하며, 제어 유닛이 지속적으로 또는 적어도 미리 정해진 시간 동안 적어도 설정된 두 개의 주파수 값 f1, f2 사이를 전환시키는 초음파 발생 시스템 및 방법에 있어서, 주파수 f1으로 전환된 후 이 주파수의 초음파가 시간 T1 동안 발생 되고, 주파수 f2로 전환된 후 이 주파수의 초음파가 T1과 다른 시간 T2동안 발생 되며, 고주파수에 지정된 시간이 저주파수에 지정된 시간보다 긴 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 초음파 발생 시스템 및 청구항 제17항의 전제부에 따른 초음파 발생 방법에 관한 것이다.
초음파는 의학, 치료 또는 미용 및 연구를 목적으로 생물 조직에 적용된다. 보통 20 kHz 초과 주파수를 갖는 진동을 초음파라고 한다. 또한 종종 20 kHz 내지 100 kHz 범위의 저주파 초음파 주파수 및 0.8 MHz 이상의 고주파 초음파 주파수가 사용된다.
생물 조직 치료를 위한 초음파 발생 시스템은 보통 전자 신호를 주기적으로 발생시키는 신호 발생기(signal generator)를 구비한다. 또한, 일반적인 초음파 발생 시스템은 전기 케이블을 통해 신호 발생기의 신호 출력부와 연결되는 초음파 헤드를 포함한다. 상기 초음파 헤드는 생물 조직과 접촉하는 영역을 가지며, 이 초음파 헤드의 접촉 영역 근처에서 신호 발생기로부터 발생한 주기적 전자 신호가 초음파로 전환된다.
일반적으로 상기 초음파 헤드는 고정 주파수를 갖는 전자 신호를 전환하기 위해 제공되었다. 그러나 서로 다른 주파수를 갖는 전자 신호를 이에 대응하는 초음파로 전환할 수 있는 초음파 헤드 또한 공지되어 있다:
US 5,460,595에 공지된 초음파 발생 시스템은 세 개의 상이한 주파수를 갖는 초음파가 발생 될 수 있도록 신호 발생기 및 초음파 헤드가 제공되며, 상기 초음파 헤드는 교체되지 않는다.
상기 시스템은 생물 조직에 세 개의 서로 다른 침투 심도를 발생시키기 위해 사용자에게 세 개의 서로 다른 초음파 주파수가 제공된다.
상기 초음파가 얼마나 깊게, 그리고 얼마나 강도 있게 인체(body)에 침투할 수 있는지 여부는 초음파의 주파수에 의해 좌우된다. 침투 심도의 크기는 소위 반가 깊이(half-depth), 즉 생물 조직의 음파 강도가 흡수를 통해 50% 감소하는 거리로 나타낸다. 주파수가 낮으면 낮을수록, 침투 심도는 더 깊어진다. 인간의 일반적인 생물 조직의 경우 3 MHz의 주파수를 갖는 초음파의 반가 깊이는 약 1 cm이고, 1 MHz의 주파수를 갖는 초음파의 경우 약 3 cm이다.
상기 반가 깊이는 방사된 강도에 의해 좌우되고, 이와 반대로 생물 조직의 일정 깊이에 이르기까지 흡수된 에너지는 주파수뿐 아니라 초음파 빔의 강도에 의해서도 좌우된다.
공지된 시스템에 따르면, 상기 반가 깊이는 사용된 초음파 주파수를 통해 변화될 수 있고, 특정 깊이에 이르기까지 흡수된 에너지는 선택된 강도를 통해 변화될 수 있다. 그러나 바람직하게는 초음파 치료의 경우, 마사지(massage) 효과, 즉 치료되는 생물 조직의 각 부위의 상호 작용에 강력한 영향을 줄 수 있어야 한다.
청구항 제1항 및 제17항의 전제부의 특징을 갖는 시스템은 US 6148225, EP 1 262 160 및 US 5178134에 공지되었다. 이들 시스템에서는 치료 주파수가 각각 지속적으로 변한다.
본 발명의 목적은, 초음파를 통해 생물 조직에 영향을 줄 수 있는 가능성을 확대하고, 특히 새로운 마사지 효과를 가능하게 하는 초음파 발생을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적은, 적어도 확정된 시간 동안 적어도 두 개의 미리 확정된 주파수 f 1 과 f 2 사이를 전환시키며, 주파수 f 1 로 전환된 후 초음파가 시간 T 1 동안 발생 되고, 주파수 f 2 로 전환된 후 초음파가 T 1 과는 다른 시간 T 2 동안 발생 되며, 고주파수에 지정된 시간이 저주파수에 지정된 시간보다 더 길게 실시됨으로써 달성된다. 즉, f 1 이 f 2 보다 높다면, T 1 이 T 2 보다 길고, 반대의 경우도 마찬가지다.
또한 본 발명은 다음과 같은 인식을 토대로 한다:
상기 초음파 적용은 생물 조직에서 고압 영역과 저압 영역이 교대로 전환되며, 압력 값, 특히 고압 영역과 저압 영역 간의 압력 차이는 주파수와 무관하다.
그러나 고압 영역과 저압 영역의 간격은 주파수의 영향을 받는다. 두 고압 영역은 일정한 거리를 두고 떨어져 있으며, 상기 거리는 사용된 초음파 빔의 파장 길이에 대응한다. 고압 영역의 대략 중앙, 즉 파장 길이의 대략 중간 지점에 저압 영역이 위치하고 있다. 주파수가 높으면 높을수록, 파장 길이와 고압 영역 및 저압 영역 간의 거리가 짧아진다. 또한 사용된 초음파 빔의 주파수의 압력 크기가 변하지 않을지라도, 고압 및 저압 영역과 조직의 압력 경도(pressure gradient) 간의 거리가 변한다.
본 발명인은 적어도 두 개의 초음파-주파수 사이에서 변하는 속도, 즉 전환 주파수가 치료를 위해 매우 효과적이라는 것을 발견하였다. 상기 전환 주파수는 초(sec)당 주파수 전환, 즉 현재의 초음파 주파수로부터 다음 초음파-주파수로의 전환이 얼마나 자주 실행되지를 의미한다.
또한, 본 발명에 따른 초음파 주파수는 조직 세포, 특히 세포막의 내재적 탄성과 최적의 관계에 놓이도록 형성된다. 소위 전환 주파수 사용을 통해 세포에 미치는 매우 효과적인 작용은 세포막의 투과율이 200%까지 상승하는 것으로 나타났다. 세포-확산의 이러한 향상은 현저한 조직 탄력의 결과를 가져오며, 특히 봉소염의 경우 관절증 및 관절염 치료를 위해서도 사용될 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 초음파-주파수의 선택이 매우 중요하다. 바람직하게는 약 0.7 MHz 내지 10 MHz의 주파수로 실행되며, 조직에 몇 센티미터의 높은 침투 심도를 위해 낮은 주파수가 바람직하고, 1 센티미터 미만의 침투 심도를 갖는 표면 조직 치료를 위해서는 높은 주파수가 바람직하다.
본 발명의 기본적 인식은 상기 침투 심도가 주파수 선택을 통해 결정될 뿐 아니라, 또한 생물 조직의 상이한 요구 조건에 따라 상이한 주파수가 실행된다는 것이다. 따라서, 주파수 간의 충분한 속도로 스위칭될 뿐 아니라, 나아가 상이한 주파수를 위한 상이한 시간을 확정하는 것이 바람직하므로, 생물 조직이 상이한 주파수로 실행되고 각각의 주파수를 위해 특정 시간이 결정될 수 있다.
이에 따라, 각각의 주파수를 위해 각각 최적의 시간이 결정될 수 있기 때문에, 치료 과정의 더 나은 최적화가 제공된다.
초음파 발생을 위한 본 발명에 따른 시스템은 주파수 f 1 로 전환된 후 확정된 시간 T 1 동안 상기 주파수로 초음파가 발생 되고, 마찬가지로 주파수 f 2 로 전환된 후, 확정된 시간 T 2 동안 상기 주파수 f 2 로 초음파가 발생 되도록 실행되며, 이때 T 1 및 T 2 는 서로 다르다.
또한 고주파수에 지정된 시간이 저주파수에 지정된 시간 보다 길다. 이것은 저주파수의 경우 원치 않는 부차적 효과가 상당히 자주 발생한다는 본 발명인의 인식에 근거를 두고 있다. 저주파수는 높은 침투 심도를 가지며, 이로 인해 예를 들어 치료될 조직 하부에 있는 뼈에 에너지가 유입될 수 있는 위험이 있으며, 이러한 에너지 유입은 예를 들어 골막 통증 또는 골막염과 같은 원치 않는 부차적 효과를 발생시킨다. 따라서 본 발명에 따른 방법의 경우 저주파수에 짧은 시간이 지정되므로 짧은 시간을 갖는 상기 저주파수가 지속적으로 사용된다.
본 발명에 따른 시스템이 두 개의 주파수 f 1 및 f 2 의 생성을 위해서만 형성될 경우, 정해진 치료 시간 동안 주파수 f 1 및 f 2 사이에서 스위칭 되며, 각 전환 과정에 따라 각각의 주파수는 상기 주파수를 위해 특별히 확정된 시간 동안 생성되고, 이에 대응하여 생물 조직은 상기 시간 동안 생성된 주파수의 초음파가 적용된다.
본 발명인 바람직하게는 시간 T 1 및 T 2 는 0.5 ms (1000분의 1초) 내지 50 ms, 더 바람직하게는 1 ms 내지 20 ms라는 사실을 발견하였다. 이로 인해 충분히 빠른 주파수 전환이 보장된다.
초음파 치료가 장시간 동안 특정 주파수로 고정되어 실행된다면, 조직에서 정상파(standing wave)가 형성된다. 이것은 소위 "핫 스팟 (Hot Spots)", 즉 높은 에너지 유입 및 열 발생을 갖는 국부 영역을 형성시킬 수 있다. 핫 스팟은 특히 골막 통증 또는 골막염을 초래할 수 있다. 따라서 전술한 것처럼 서로 다른 주파수를 사용하면서, 주파수 간의 빠른 전환이 바람직하며, 상기 주파수는 시간 T 1 및 T 2 를 위해 미리 확정된 범위에서 바람직하게는 짧은 시간 동안만 적용된다. 특히, 시간은 10 ms 이하, 바람직하게는 2 ms 이하이다.
특히, 전술한 실시 형태 및 핫 스팟 방지를 통해 초음파 헤드의 움직임 없이 치료를 실행하는 것이 가능하다. 선행 기술의 공지된 장치의 경우, 특히 뼈 또는 골막에서 발생하는 매우 높은 부하를 피하기 위해 일반적으로 초음파 헤드가 왕복 운동을 해야 한다.
또한, f 1 이 f 2 보다 낮을 경우, 시간 T 1 및 T 2 가 T 1 / T 2 비율이 약 3/7 또는 약 1/3 또는 약 1/4를 갖고, f 1 이 f 2 보다 높을 경우, 대응하는 상호 값을 가지는 것이 바람직하다.
바람직하게는 주파수 f 1 의 경우 1 ms의 시간 T 1 , 주파수 f 2 의 경우 4 ms의 시간 T 2 이 설정되거나, 또는 주파수 f 1 의 경우 3 ms의 시간 T 1 , 주파수 f 2 의 경우 7 ms의 시간 T 2 이 설정되거나, 또는 주파수 f 1 의 경우 5 ms의 시간 T 1 , 주파수 f 2 의 경우 15 ms의 시간 T 2 가 설정될 수 있다.
또한, 약 1 MHz를 갖는 주파수 f 1 및 약 3 MHz를 갖는 주파수 f 2 를 선택하거나, 또는 약 3 MHz를 갖는 주파수 f 1 및 약 10 MHz를 갖는 주파수 f 2 를 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명인의 연구에 따르면, 아래 표 1에 기재된 주파수와 시간의 조합이 생물 치료를 위해 바람직하다:
| f 1 | f 2 | T 1 | T 2 |
| 1 MHz | 3 MHz | 1 ms | 4 ms |
| 1 MHz | 3 MHz | 3 ms | 7 ms |
| 1 MHz | 3 MHz | 5 ms | 15 ms |
| 3 MHz | 10 MHz | 1 ms | 4 ms |
| 3 MHz | 10 MHz | 3 ms | 7 ms |
| 3 MHz | 10 MHz | 5 ms | 15 ms |
또한, 두 개 이상의 서로 다른 주파수를 생성하고, 대응하여 미리 확정된 순서에 따라 두 개 이상의 서로 다른 주파수 사이에서 전환하는 것 역시 본 발명의 범위 내에 있다. 확정된 개별 주파수의 경우 상기 주파수에 지정된 시간이 각각 확정되고, 전환 과정의 경우 하나의 주파수로 전환되면 이 주파수에 확정된 시간 동안 이 주파수의 초음파가 발생 되고, 그런 다음 확정된 순서에 따라 다른 주파수로의 전환 과정이 실행된다.
바람직하게는 반복해서 전환되는 주파수 값은 1:2 내지 1:10의 비율, 특히 1:2.5 내지 1:5의 비율로서 상대적으로 큰 차이가 있다. 상기 주파수 간격의 경우 상기 주파수 값의 범위를 벗어난 주파수 간격의 경우보다 세포가 더욱 심도있게 조치된다는 사실을 보여준다.
기본적으로 서로 다른 주파수 간의 전환의 경우와 마찬가지로 초음파 발생을 위한 상이한 가능성이 당업자에게 제공된다. 특히, 신호 장치가 주파수 간의 전환에 영향을 주도록 대응하는 주파수를 갖는 초음파로 전환되는 적어도 두 개의 주파수를 생성하는 신호 발생기로 실행된다면 본 발명의 목적에 부합하는 것이다. 이때, 일차적으로 신호 발생기의 전자 신호 주파수 간의 전환이 착안 되었다. 그러나, 그 대신 또는 추가로 상기 초음파 주파수 사이에서 전환하는 것 역시 본 발명의 범위에 해당한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 방법의 경우, 서로 비정수비(non integral rate)의 주파수 f 1 및 f 2 가 미리 확정된다. 이에 대응하여 전술한 신호 발생기는 주파수 생성을 위해 비정수비의 주파수 f 1 및 f 2 가 미리 확정될 수 있도록 형성된다. 주파수를 비정수비로 확정하기 위한 가능성은 다양한 장점을 갖는다:
일반적으로 초음파는 신호 발생기가 미리 확정된 주파수의 전자 신호를 생성하고, 상기 신호가 초음파 발생을 위한 전환 장치, 일반적으로 초음파 헤드로 제공되는 방식으로 발생한다. 일반적으로 전환 장치는, 예를 들어 압전 소자와 같은 다수의 진동 소자를 구비하며, 압전 소자는 추가 코팅으로 도포 되어 있다. 상기 전환 장치의 효율, 즉 전환 장치에 삽입된 전력과 방사되는 초음파의 음향 출력의 비율은 예를 들어 진동 소자에 사용된 재료의 재료상수와 같은 다수의 요소에 의해 좌우된다.
따라서, 초음파의 미리 확정된 원하는 주파수의 경우 일반적으로 상기 원하는 주파수에 대해 미미한 편차를 갖는 최적의 주파수가 위치하며, 최적의 주파수는 최적화된 효율을 갖는다.
초음파 주파수 생성을 위한 특수한 초음파 헤드의 경우, 한편으로는 3 MHz, 다른 한편으로는 10 MHz의 범위에서 미미한 편차의 주파수(3.128 MHz 및 9.752 MHz)를 갖는 적용이 개별 생성된 초음파 주파수에 대해 현저하게 효율이 증가한다는 사실이 밝혀졌다. 이로 인해 음향 출력이 높아지며, 원하는 음향 출력을 달성하기 위해 적은 전기 입력 파워가 필요하므로 사용되는 구성 요소의 요건이 적어지고, 신호 발생기의 전력과 관련하여 적은 규모의 전력이 가능하다.
그러나 확정된 필요한 주파수를 위한 최적화된 주파수는 개별 초음파 헤드를 위해 일반적으로 다르게 선택될 수 있으며, 그 이유는 다수의 코팅(layer) 접착시, 효율이 예를 들어 온도 및 확산 과정과 같은 공정 변수에 좌우되므로, 결과적으로 두 개의 서로 다른 초음파 헤드는 사실상 효율의 상이한 연관성 및 또한 상이한 최적의 주파수를 갖기 때문이다.
따라서, 본 발명에 따른 초음파 발생 시스템은 바람직하게는 전기 커넥터를 사용하여 다수의 초음파 헤드 가운데 하나 이상의 초음파 헤드에 선택적으로 연결될 수 있고, 개별 초음파 헤드를 위해 각각 개별 주파수 f 1 및 f 2 가 확정될 수 있도록 실행된다. 이로 인해 전술한 초음파 헤드의 경우처럼 개별적으로 이미 확정된 필요한 주파수를 위한 최적의 주파수가 결정되고, 각각 개별적으로 최적화된 주파수를 갖는 초음파 헤드의 작동이 가능해 진다.
바람직하게는 상기 초음파 헤드 또는 초음파 헤드의 전기 커넥터는 저장 소자를 구비하며, 저장 소자에는 초음파 헤드를 위한 최적화된 주파수가 저장되고, 이에 대응하여 본 발명에 따른 시스템은 바람직하게는 선택 장치를 구비하여, 저장된 최적의 주파수를 선택하여 신호 발생기에 전달한다.
바람직하게는 상기 신호 발생기는 1 Hz의 정확한 주파수가 확정될 수 있도록 실행되므로, 최적의 주파수와 관련하여 정교하게 일치할 수 있다.
바람직하게는 상기 신호 발생기는 발진기(oscillator) 및 주파수-변조 유닛을 포함하고, 상기 주파수-변조 유닛(modulation unit)은 발진기 주파수로부터 적어도 두 개의 서로 다른 주파수를 생성한다. 이 경우 상기 발진기는 단 하나의 주파수를 생성하기 위해 사용되며, 그런 다음 상기 변조 유닛은 상기 주파수로부터 필요한 서로 다른 주파수를 얻는다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 신호 발생기는 발진기, 주파수 컨트롤러 및 증폭 장치를 구비한다. 상기 발진기는 기본 진동을 생성하며, 상기 발진기의 진동 주파수는 발진기와 연결된 주파수 컨트롤러를 통해 제어된다. 상기 발진기의 출력부는 증폭 장치의 입력부와 연결되어 있어, 증폭 장치의 출력부에서 발진기의 진동 신호는 증폭된 형태로 존재한다. 증폭 장치에서 증폭률이 미리 확정될 수 있다. 상기 증폭 장치의 출력부는 신호 발생기의 신호 출력부와 연결되어 있어, 증폭된 발진기 신호가 초음파 헤드로 제공된다.
또 다른 바람직한 실시 형태에서, 제어 유닛은 마이크로 컨트롤러, 즉 전자 제어부를 포함하는 제어 유닛(control unit)으로 형성된다. 상기 마이크로 컨트롤러는 예를 들어 컴퓨터를 통해 실행될 수도 있다. 마이크로 컨트롤러는 제어 출력부를 통해 주파수 컨트롤러의 입력부와 연결되어 있어, 상기 마이크로 컨트롤러는 결국 신호 발생기의 신호 출력부의 주파수를 확정한다.
바람직하게는 상기 제어 유닛은 또한 초음파의 강도를 제어할 수 있다. 이를 위해 제어 유닛은 한편으로는 증폭 장치의 제어 입력부와 연결될 수 있고 다른 한편으로는 증폭 장치의 신호 출력부와 신호 입력부를 통해 연결될 수 있다. 상기 제어 유닛의 신호 입력부를 통해 신호 발생기의 신호 출력부의 신호의 실질적 강도가 점검될 수 있으며, 이에 대응하여 증폭률이 교정되어, 증폭 장치의 제어 입력부에 제공될 수 있으므로, 신호 출력부에 미리 확정된 강도를 갖는 신호가 생성된다.
또한, 바람직하게는 본 발명에 따른 초음파 발생 시스템은 서로 다른 크기의 적어도 두 개의 초음파 헤드를 구비할 수 있다. 서로 다른 크기의 상기 초음파 헤드는 방사될 생물 조직과 접촉을 위한 상이한 크기의 접촉면을 갖는다. 생물 조직의 형태 및 필요한 방사될 면에 따라 적합한 초음파 헤드가 선택될 수 있다. 이를 위해 신호 발생기의 신호 출력부는 선택적으로 하나의 초음파 헤드 또는 적어도 두 개의 초음파 헤드가 동시에 신호 출력부와 연결될 수 있도록 형성된다. 이로 인해 사용하기 적합한 초음파 헤드가 선택되거나, 또는 다수의 초음파 헤드가 연결될 수 있으므로, 생물 조직의 여러 위치에 동시적으로 초음파 빔이 제공될 수 있다.
다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 시스템은 적어도 두 개의 초음파 헤드를 구비하고, 상기 초음파 헤드는 신호 발생기의 신호 출력부와 연결될 수 있으며, 상기 신호 출력부는 연결된 초음파 헤드 가운데 하나의 초음파 헤드에 각각 자동으로 신호를 전달하는 신호 제어 유닛을 포함한다. 상기 신호 제어 유닛은 치료 프로그램 저장을 위한 메모리를 구비하며, 상기 치료 프로그램에는 치료기간 및 필요할 경우 초음파 빔의 증폭 및 주파수와 같은 또 다른 매개 변수 또는 특정 초음파 헤드를 위한 전환 주파수가 설정되어 있다. 이를 위해 상기 신호 제어 유닛은 언급한 또 다른 매개 변수를 위해 상기 초음파 헤드의 제어 유닛과 연결되어 있다. 확정된 치료시간이 경과 한 후, 상기 신호 제어 유닛은 프로그램에 표시된 다음 초음파 헤드로 자동 전환되고, 이것은 광신호 및/또는 음향 신호를 통해 표시된다. 또한 신호 제어 유닛은 제어 유닛에 또 다른 매개 변수를 전달한다. 이러한 이유에서 치료는 정해진 또 다른 매개 변수를 갖는 능동형 초음파 헤드로 속행될 수 있다.
초음파 처리에 의한 생물 조직의 음향 효과와 자극 전류 치료의 결합을 가능하게 하기 위해 본 발명에 따른 상기 시스템은 또 다른 바람직한 실시 형태에서 자극 전류 발전기를 구비하며, 상기 발전기는 자극 전류를 생성하고 자극 전류 출력부에서 출력된다. 자극 전류 출력부는 예를 들어 공지된 전극으로 형성될 수 있는 접촉 유닛(contact unit)과 연결되어 있으며, 접촉 유닛을 통해 자극 전류가 생물 조직으로 전달될 수 있다. 상기 접촉 유닛은 초음파 헤드에 통합되어, 초음파 헤드가 생물 조직과 접촉할 때 초음파 빔과 자극 전류가 함께 생물 조직으로 침투될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시 형태는, 본 발명에 따른 초음파 발생 시스템과 진공 유닛의 결합이다. 이를 위해 본 발명에 따른 시스템은 진공 포트를 갖는 진공 유닛을 구비하며, 상기 진공 유닛은 초음파 헤드가 생물 조직과 접촉할 때 생물 조직을 초음파 헤드에 가압하는 진공이 생성될 수 있도록 상기 초음파 헤드에 배열된다. 상기 진공 유닛은 예를 들어 진공 벨자(vacuum bell jar)로 형성될 수 있다. 상기 진공 유닛은 초음파 헤드와 구조 유닛(structural unit)를 형성하여, 상기 초음파 헤드가 생물 조직과 접촉할 때 생물 조직과 진공 벨자 사이에서 거의 유체 밀봉 결합이 자동으로 형성될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시 형태는, 본 발명에 따른 초음파 발생 시스템과 생물 조직의 열 치료를 위한 적외선 유닛의 결합이다. 이를 위해 본 발명에 따른 시스템은 적외선 빔을 발생시키기 위한 적외선 유닛을 구비하며, 이 적외선 유닛은 예를 들어 방열 튜브(annealing tube)와 같은 적외선 광원 및 이 적외선 광원을 위한 에너지 공급 시스템을 포함한다. 상기 적외선 광원은 초음파 헤드에 통합되어 있고, 초음파 헤드가 생물 조직과 접촉할 때, 상기 적외선 광원의 적외선 빔이 생물 조직의 표면에 미치도록 배치된다.
특히 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 시스템에 300 kHz 내지 10 MHz의 고주파수 전류를 생성하기 위한 장치가 결합되며, 전류는 하나 이상의 외부로 뻗어 있는 전극을 통해 생물 조직으로 전달된다. 이것은 초음파 치료를 위해 동시에 또는 일정 간격을 두고 실행될 수 있다.
상기 초음파 치료의 특히 바람직한 응용은, 본 발명에 따른 전술한 시스템과 미용을 위한 지방 흡입과의 결합에서 나타난다. 이는 본 발명에 따른 초음파 치료를 통해 현저히 향상된 세포 벽의 투과율에 기인한다. 이로 인해 동일한 흡입 위치에서 기본적으로 더 많은 양의 지방이 흡입될 수 있다. 동시에 세포의 향상된 투과율은 국부적 지방 집적부를 균일하게 한다. 이로 인해 처치되는 신체 부위의 패임 또는 주름 형성이 방지된다.
또한, 초음파-치료는 바람직하게는 지방 흡입 바로 직전에 한 번 실행하고, 지방 흡입 이후에 전체적으로 세 번 내지 네 번 실행하며, 바람직하게는 매일 또는 이틀마다 실행한다. 치료 시간은 바람직하게는 각각 30 내지 60 min이다.
본 발명의 또 다른 구체적 설명 및 특징은 그 밖의 청구항과 실시 예 및 도면을 통해 이하에서 상세하게 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 헤드의 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 초음파 발생 시스템의 블록 선도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 발생 시스템의 블록 선도를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 초음파 헤드는 하우징(1)을 포함하며, 이 하우징은 전방 단부에 프로텍터(3)가 배치된 헤드부(2)를 구비하고 있다. 상기 프로텍터(3)에는 생물 조직과 접촉을 위한 접촉면이 형성되어 있다. 프로텍터(3)의 헤드부(2) 쪽 면에는 압전 소자가 배치되고, 이 압전 소자는 초음파 진동을 생성하여, 프로텍터(3)에 전달한다. 또한 하우징(1)에는 대응하는 압전 소자용 전자 장치가 포함되며, 이 전자 장치는 연결 케이블(5) 및 커넥터(4)를 통해 신호 발생기(도시되지 않음)와 연결될 수 있다. 상기 하우징(1)에 포함된 전자 장치는 압전 소자와 결합하여 상기 케이블(5)을 통해 전달되는 전자 신호를 초음파로 전환하므로, 상기 프로텍터(3)가 생물 조직과 접촉함으로써 생물 조직은 초음파를 받게 된다.
또한 상기 하우징(1)은 결합 제어부(2)를 포함한다. 이 결합 제어부는 상기 프로텍터(3)가 가압되고 있는지 여부, 즉 프로텍터(3)가 생물 조직에 접촉하고 있는지의 여부를 기록한다. 이 경우, 상기 결합 제어부(2)는 대응하는 신호를 케이블(5) 및 커넥터(4)를 통해 본 발명에 따른 초음파 발생 시스템의 마이크로 컨트롤러(도시되지 않음)에 전달한다.
또한 상기 커넥터(4)에는 메모리 칩(memory chip)이 있으며, 이 메모리 칩에는 초음파 헤드, 특히 압전 소자의 교정 데이터가 저장된다. 상기 메모리 칩은 커넥터(4)에 고정된 접촉부를 통해 마이크로 컨트롤러와 연결될 수 있으므로, 상기 마이크로 컨트롤러는 미리 정해진 강도의 초음파 빔이 압전 소자를 통해 생성되도록 저장된 데이터를 판독하고, 교정 데이터에 따라 신호 발생기의 신호 출력부에 배열된 신호의 강도를 선택한다.
도 2에는 본 발명에 따른 초음파 빔 발생 시스템의 블록 선도가 도시되어 있다. 발진기(11)는 주기적 전자 신호를 생성하며, 이 전자 신호는 증폭 장치에서 증폭된다. 증폭 장치는 사전 증폭기(12) 및 최종 증폭기(13)로 구성된다. 최종 증폭기에서 나온 신호는 도 1에 도시된 커넥터(4)와 케이블(5)을 통해 초음파 헤드로 전달되며, 이에 따라 초음파 헤드(14)에서 전자 신호가 초음파로 전환될 수 있다.
발진기(11)의 진동 주파수는 주파수 컨트롤러(15)를 통해 제어된다. 이는 다시 마이크로 컨트롤러로 구성되는 제어 유닛(16)에 의해 제어되며, 이 마이크로 컨트롤러는 현재 주파수가 생성될지를 확정한다. 작동을 위해 마이크로 컨트롤러에는 다음과 같은 요소가 미리 확정된다:
- 초음파 빔의 원하는 강도,
- 전환될 초음파 주파수들,
- 미리 확정된 초음파 주파수들 사이에서 전환될 순서,
- 미리 확정된 순서에 따라 초음파 주파수가 전환될 전환 주파수.
예를 들어, 세 가지 초음파 주파수 f 1 = 1 MHz, f 2 = 3 MHz, f 3 = 10 MHz, 전환 순서 (1 MHz, 3 MHz, 10 MHz, 3 MHz, 1 MHz, etc.), 강도 1 W/cm2 및 시간 T 1 = 1 ms, T 2 = 5 ms 및 T 3 = 15 ms가 미리 확정될 경우, 마이크로 컨트롤러는 1 MHz를 갖는 주파수 생성을 위해 우선 0.001초, 그런 다음 3 MHz를 갖는 주파수 생성을 위해 0.005초, 그런 다음 10 MHz를 갖는 주파수 생성을 위해 0.015초 동안 신호를 주파수 컨트롤러(15)에 전달하고, 이 과정을 지속적으로 반복한다.
이에 따라, 원하는 주파수에 대응하는 주기적 신호가 증폭 장치의 최종 증폭기(13)의 출력부에서 생성된다. 이 출력부는 파이프(13a)를 통해 마이크로 컨트롤러의 신호 입력부에 연결되어 있으므로, 상기 마이크로 컨트롤러에서 최종 증폭기에서의 신호 증폭이 결정될 수 있다. 상기 마이크로 컨트롤러는,필요한 강도를 갖는 신호가 최종 증폭기(13)의 출력부에서 발생되도록, 파이프(12a)를 통해 대응하는 신호를 사전 증폭기(12)에 전달한다. 상기 최종 증폭기(13)의 출력부에서 나오는 전자 신호의 필요한 강도를 산정하기 위해, 파이프(14a) 위에 있는 마이크로 컨트롤러에 의해 초음파 헤드의 교정 데이터가 판독된다. 상기 교정 데이터에 의해, 상기 초음파 헤드를 통해 미리 확정된 1 W/cm2 의 강도를 갖는 초음파 빔이 생성되도록, 상기 마이크로 컨트롤러는 최종 증폭기(13)의 출력부에서 필요한 강도를 산정한다.
또한, 상기 마이크로 컨트롤러는 파이프(17b)를 통해 초음파 헤드(4)의 결합 제어부(7)와 연결되어 있다. 이 결합 제어부는 도 1에 도시된 프로텍터(3)가 생물 조직에 접촉할 경우 신호를 마이크로 컨트롤러에 전달하고, 상기 마이크로 컨트롤러는 결합 제어부의 신호가 있는 경우에만 포지티브 신호(positive signal)를 사전 증폭기에 전달하도록 실행된다. 이는, 결합 제어부의 신호가 없는 경우, 즉 도 1에 도시된 프로텍터(3)가 생물 조직에 접촉하지 않을 경우 포지티브 신호가 사전 증폭기에 전달되지 않고, 어떠한 증폭도 발생하지 않는다는 것을 의미하며, 따라서 낮은 강도의 신호만이 최종 증폭기(3)의 출력부에서 발생된다.
Claims (23)
- 특히 미용 또는 치료를 위한 초음파 발생 시스템으로서, 적어도 두 개의 서로 다른 주파수 f 1 , f 2 로 초음파를 발생시키는 전자 제어 초음파 헤드(14)를 포함하며, 제어 유닛(16)이 지속적으로 또는 적어도 미리 정해진 시간 동안 적어도 두 개의 미리 확정된 주파수 값 f 1 , f 2 사이를 전환시키는 초음파 발생 시스템에 있어서,
주파수 f 1 으로 전환된 후 초음파가 시간 T 1 동안 발생되고, 주파수 f 2 로 전환된 후 초음파가 T 1 과 다른 시간 T 2 동안 발생되며, 고주파수에 지정된 시간이 저주파수에 지정된 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 시간 T 1 및 T 2 는 0.5 ms 내지 50 ms 범위, 바람직하게는 1 ms 내지 20 ms 범위인 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 시간 T 1 및 T 2 는, T 1 /T 2 의 비가 약 3/7 또는 약 1/3 또는 약 1/4인 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 시간 T 1 및 T 2 는 T 1 = 1 ms 및 T 2 = 4 ms, 또는 T 1 = 3 ms 및 T 2 = 7 ms, 또는 T 1 = 5 ms 및 T 2 = 15 ms로 설정되는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 초음파의 주파수는 20 kHz 내지 20 MHz, 특히 0.5 MHz 내지 10 MHz, 바람직하게는 0.7 MHz 내지 10 MHz 범위인 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 초음파 간의 전환이 실행되는 초음파의 주파수들은 약 1:2 내지 1:10, 특히 1:2.5 내지 1:5, 바람직하게는 약 1:3 비율인 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항에 있어서,
대응하는 주파수의 초음파로 전환되는 적어도 두 개의 주파수 f 1 , f 2 를 생성하는 신호 발생기(11, 12, 13, 15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 신호 발생기에 의해 발생되는 주파수 f 1 , f 2 는 비정수비(non integral rate)로 미리 확정될 수 있으며, 특히, f 1 은 f 2 와 마찬가지로 전기 입력 파워와 상기 초음파 헤드의 음향 출력 사이의 효율에 있어 최적의 주파수인 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 시스템은 다수의 초음파 헤드 중 하나 이상과 선택적 연결을 위한 하나 이상의 전기 커넥터를 구비하고, 연결된 각각의 초음파 헤드의 경우 개별 주파수 f 1 , f 2 가 미리 확정되는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 발생기는 발진기 및 주파수 변조 유닛을 포함하며, 상기 주파수 변조 유닛은 발진기-주파수로부터 적어도 두 개의 서로 다른 주파수를 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 신호 발생기는 발진기(11), 주파수 컨트롤러(15) 및 증폭 장치(12, 13)를 포함하며, 상기 주파수 컨트롤러(15)는 상기 발진기(11)와 연결되어 상기 발진기가 확정된 주파수로 진동하도록 하며, 상기 발진기(11)의 출력부는 증폭 장치(12, 13)의 입력부와 연결되고, 상기 증폭 장치는 입력부에서 입력되는 신호를 확정된 요소로 증폭하도록 실행되며, 상기 증폭 장치(12, 13)의 출력부는 신호 발생기의 신호 출력부인 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 제어 유닛(16)은 제어 출력부를 구비한 마이크로 컨트롤러로 형성되며, 상기 마이크로 컨트롤러는 신호 발생기에 의해 생성되는 주파수를 제어하기 위하여 상기 주파수 컨트롤러(15)의 입력부와 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 제어 유닛(16)은 증폭 장치(12, 13)의 제어 입력부와 연결되고, 상기 제어 유닛(16)은 상기 증폭 장치(12, 13)의 신호 출력부와 연결된 신호 입력부를 구비하며, 상기 제어 유닛(16)의 신호 입력부의 신호 강도에 따라, 상기 제어 유닛(16)은 상기 증폭 장치(12, 13)의 제어 입력부를 통해 상기 증폭 장치(12, 13)가 확정된 강도를 갖는 주기적 전자 신호를 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 특히 상이한 크기를 갖는 적어도 두 개의 초음파 헤드(14)를 구비하고, 신호 발생기의 신호 출력부는 선택적으로 하나의 초음파 헤드 또는 적어도 두 개의 초음파 헤드(14)가 동시에 신호 발생기의 신호 출력부와 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 자극 전류 출력부를 갖는 자극 전류 발전기를 더 포함하며, 상기 초음파 헤드(14)는 생물 조직에 자극 전류를 전달하기 위한 접촉 유닛을 구비하고, 상기 접촉 유닛은 자극 전류 발전기의 자극 전류 출력부에 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 진공을 생성하기 위한 진공 포트를 갖는 진공 유닛을 더 구비하며, 상기 초음파 헤드(14)는 상기 진공 유닛의 진공 포트에 연결되는 진공 벨자(vacuum bell jar)를 포함하고, 상기 초음파 헤드 및 진공 벨자는 상기 초음파 헤드가 생물 조직과 접촉할 때 상기 진공 벨자가 거의 유체 밀봉되어 생물 조직에 배열되어 상기 초음파 헤드와 생물 조직 사이에 진공을 형성하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 적외선 빔을 발생시키기 위한 적외선 유닛을 더 구비하고,상기 적외선 유닛은 적외선 빔을 발생시키기 위한 하나 이상의 적외선 광원 및 상기 적외선 광원과 연결된 에너지 공급 시스템을 포함하며, 상기 적외선 광원은 상기 초음파 헤드(14)와 함께 구조 유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 300 kHz 내지 10 MHz의 고주파수 전류를 발생시키기 위한 장치를 더 구비하고, 상기 전류는 적어도 하나의 외부로 뻗어 있는 전극에 전달되는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 시스템. - 특히 미용 또는 치료를 위한 초음파 발생 방법으로서, 적어도 두 개의 서로 다른 주파수 f 1 , f 2 로 초음파를 발생시키는 전자 제어 초음파 헤드(14)를 포함하며, 제어 유닛(16)이 지속적으로 또는 적어도 미리 정해진 시간 동안 적어도 미리 확정된 두 개의 주파수 값 f 1 , f 2 사이에서 전환되는 초음파 발생 방법에 있어서,
주파수 f 1 으로 전환된 후 초음파가 시간 T 1 동안 발생 되고, 주파수 f 2 로 전환된 후 초음파가 T 1 과 다른 시간 T 2 동안 발생되며, 고주파수에 지정된 시간이 저주파수에 지정된 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 초음파 발생 방법. - 제19항에 있어서,
상기 시간 T 1 및 T 2 는 0.5 ms 내지 50 ms 범위, 바람직하게는 1 ms 내지 20 ms 범위인 것을 특징으로 하는 초음파 발생 방법. - 제19항에 있어서,
상기 시간 T 1 및 T 2 는, T 1 /T 2 의 비가 약 3/7 또는 약 1/3 또는 약 1/4인 것을 특징으로 하는 초음파 발생 방법. - 제19항에 있어서,
상기 시간 T 1 및 T 2 는 T 1 = 1 ms 및 T 2 = 4 ms 또는 T 1 = 3 ms 및 T 2 = 7 ms 또는 T 1 = 5 ms 및 T 2 = 15 ms로 설정되는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 방법. - 특정 신체 부위로부터 선택적 흡입을 실행하는 미용용 지방 처리 방법으로서, 처리된 신체 부위가 흡입 전 및/또는 흡입 후에 청구항 제1항 내지 18항 중 어느 한 항에 따른 시스템 및/또는 청구항 제19항 내지 22항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 처리되는 것을 특징으로 하는 미용용 지방 처리 방법.
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