KR20160059972A - 초음파를 이용한 의료장치 및 트랜스듀서의 이동 제어 방법 - Google Patents

초음파를 이용한 의료장치 및 트랜스듀서의 이동 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서의 이동 제어 방법은 제1초음파를 송신하고, 반사된 상기 제1초음파를 수신하는 단계; 상기 반사된 제1초음파의 시간과 강도를 분석하고, 상기 분석 결과에 기반하여 피부 조직의 구조 정보를 출력하는 단계; 상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력을 수신하는 단계; 및 상기 선택된 적어도 일부에 대응하는 치료 부위에 상기 트랜스듀서의 제2초음파 집속점이 형성되도록 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

초음파를 이용한 의료장치 및 트랜스듀서의 이동 제어 방법{MEDICAL APPARATUS USING ULTRASOUND AND METHOD OF MOVEMENT CONTROL OF TRANSDUCER}
본 발명은 초음파를 이용한 의료장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 초음파를 이용한 의료장치에 장착된 트랜스듀서의 이동을 제어하는 방법에 관한 것이다.
초음파는 20KHz 이상의 주파수를 가진 파동을 의미하는 것으로 물을 투과하는 성질을 가지고 있어, 초음파 진단 장치, 초음파 치료기 등 의료분야에 널리 이용되고 있다.
의료 분야에서의 초음파의 활용은 초음파의 투과 및 반사 성질을 이용한 초음파 이미지 장치가 가장 대표적이다. 예를 들면, 초음파가 인체 내를 투과하여 각각의 장기를 투과하면서, 반사되는 시간과 강도를 시각화하여 인체 내의 단면 영상을 얻는 장치가 있다.
또한, 고강도 집속 초음파에 의해 발생되는 열을 이용하여 피부 내 종양과 같은 특정 피하조직을 태워 제거하거나, 피부조직의 변성 및 재생을 유발시켜 주름개선과 같은 피부미용 또는 피부성형효과를 발생시키는 장치가 있다.
다만, 종래의 고강도 집속 초음파를 이용한 의료장치의 경우 카트리지 내부의 트랜스듀서가 이동되지 않기 때문에, 넓은 면적에 대해 초음파 시술을 하기 위해서는 시술자가 핸드피스를 들어 조금씩 이동시켜 가면서 시술하여야 했다. 따라서 매우 번거로울 뿐 아니라 간격 또한 일정하게 유지될 수 없어, 전체 시술면적에 걸쳐 균일하지 못한 시술이 이루어질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 카트리지 내부의 트랜스듀서를 3차원 공간 이동을 제어할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 자동으로 트랜스듀서의 이동을 제어하여 원하는 치료 부위에 초음파 집속점을 형성할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서의 이동 제어 방법은 제1초음파를 송신하고, 반사된 상기 제1초음파를 수신하는 단계; 상기 수신한 반사된 제1초음파의 시간과 강도를 분석하고, 상기 분석 결과에 기반하여 피부 조직의 구조 정보를 출력하는 단계; 상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력을 수신하는 단계; 및 상기 선택된 적어도 일부에 대응하는 치료 부위에 상기 트랜스듀서의 제2초음파 집속점이 형성되도록 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 초음파를 이용한 의료장치는 진동 전류를 초음파로 변환하는 적어도 하나의 트랜스듀서; 적어도 셋 이상의 모터를 구비하는 구동부; 및 제1초음파를 송신하고, 반사된 상기 제1초음파를 수신하고, 상기 반사된 제1초음파의 시간과 강도를 분석하고, 상기 분석 결과에 기반하여 피부 조직의 구조 정보를 출력하고, 상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력을 수신하고, 상기 선택된 적어도 일부에 대응하는 치료 부위에 상기 트랜스듀서의 제2초음파 집속점이 형성되도록 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 초음파를 이용한 의료장치는 넓은 시술면적의 조사 및 초음파가 집속되는 깊이를 변경할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 초음파를 이용한 의료장치는 자동으로 트랜스듀서의 위치를 조정하여 정확한 시술을 가능하게 할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 초음파를 이용한 의료장치(100)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서(131)의 3차원 이동을 제어하는 방법의 예시도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서(131)의 이동을 자동으로 제어하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른, 연결부의 개략도이다.
도 5는 제1실시예에 따른 카트리지들(510,520)의 개략도이다.
도 6는 제2실시예에 따른 카트리지(620)의 개략도이다.
도 7는 제3실시예에 따른 카트리지(720)의 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 이미지 프로브를 이용하여 피부의 초음파 영상을 획득한 경우와 치료용 초음파 트랜스듀서를 이용하여 피부의 초음파 영상을 획득한 경우를 비교하기 위한 예시도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 초음파를 이용한 의료장치(100)의 구성도이다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 초음파를 이용한 의료장치(100)는 크게 본체부(110)와 연결부로 구성될 수 있으며 본체부(110)와 연결부는 연결될 수 있다. 연결부는 다시 핸드피스(120)와 카트리지(130)로 구성될 수 있고 본체부(110)는 연결부의 핸드피스(120)를 통해 카트리지(130)에 제어신호를 송신할 수 있다.
본체부(110)는 전체 시스템을 제어하는 메인 컨트롤러(111), 메모리(113), 고주파 발진기(112), 입출력 인터페이스(114), 디스플레이(115), 및 이미징 회로(116)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 초음파를 이용한 의료장치(100)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다.
메인 컨트롤러(111)는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 메인 컨트롤러(111)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 의료장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(113)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(113)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 의료장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 메모리(113)는 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다.
고주파 발진기(112)는 반결합 발진기, 마이너스성 저항 발진기 및 수정 발진기 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 고주파 발진기(112)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 의료장치(100)의 카트리지(130) 내부에 지속적인 진동 전류를 방출함으로써 카트리지(130) 내부의 트랜스듀서가 같은 주파수의 초음파로 변화할 수 있도록 한다.
입출력 인터페이스(114)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 초음파를 이용한 의료장치(100)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다.
디스플레이(115)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 발광 다이오드(light-emitting diode(LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(115)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치 입력을 수신할 수 있다.
이미징 회로(116)는 메인 컨트롤러(111)가 출력한 피부 조직의 구조 정보를 이용하여 이미지화할 수 있다. 즉, 이미징 회로(116)는 트랜스듀서(131)가 수신한 반사된 초음파의 시간 및 강도를 메인 컨트롤러(111)가 분석하면, 상기 분석결과를 메인 컨트롤러(111)로부터 수신하여 이미지로 변환하는 역할을 수행할 수 있다. 이미징 회로(116)는 피부 조직의 구조 정보를 영상으로 출력하는 경우에만 필요한 구성요소로서 피부 조직의 구조 정보를 영상으로 출력하지 않는 경우에는 생략할 수 있다.연결부는 본체부(110)와 카트리지(130)를 연결하는 핸드피스(120) 및 핸드피스(120)와 탈착 및 부착이 가능하고 트랜스듀서를 포함하는 카트리지(130)를 포함할 수 있다.
핸드피스(120)는 핸드피스 컨트롤러(121)를 포함할 수 있다. 핸드피스 컨트롤러(121)는 메인 컨트롤러(111)로부터 신호를 받아 핸드피스(120)의 구동부(122)를 제어할 수 있고, 본체부(110)와 연결부 사이의 신호의 허브역할을 수행할 수 있다.
핸드피스(120)는 구동부(122)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동부(122)는 적어도 3개의 모터로 구성되며 각 모터는 트랜스듀서의 X축, Y축 및 Z축 이동을 제어하도록 구성할 수 있다. 각 모터는 솔레노이드, 스텝 모터, 리니어 모터 등을 이용하여 다양하게 구성할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 하나 이상의 모터를 생략할 수 있고, 다른 구성요소를 이용하여 모터와 유사한 구동 동력을 부여할 수도 있다.
트랜스듀서는 구동부(122)의 3개 이상의 모터와 물리적으로 연결되도록 구성할 수 있다. 핸드피스 컨트롤러(121)는 본체부(110)의 메인 컨트롤러(111)로부터 제어신호를 수신할 수 있고, 수신한 제어신호에 따라 구동부 내 모터를 조정하여 트랜스듀서(131)의 이동을 제어할 수 있다.
카트리지(130)는 핸드피스(120)와 탈착 및 부착이 가능하고 본체부(110)로부터 고주파 펄스를 수신 받아 초음파로 변환하는 트랜스듀서(131)를 포함할 수 있다. 핸드피스(120)를 통해 본체부(110)와 카트리지(130)가 연결됨으로써 카트리지(130) 내 트랜스듀서(131)를 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 초음파를 이용한 의료장치는 진동 전류를 초음파로 변환하는 적어도 하나의 트랜스듀서; 적어도 셋 이상의 모터를 구비하는 구동부; 및 제1초음파를 송신하고, 반사된 상기 제1초음파를 수신하고, 상기 반사된 제1초음파의 시간과 강도를 분석하고, 상기 분석 결과에 기반하여 피부 조직의 구조 정보를 출력하고, 상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력을 수신하고, 상기 선택된 적어도 일부에 대응하는 치료 부위에 상기 트랜스듀서의 제2초음파 집속점이 형성되도록 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 초음파를 이용한 의료장치의 적어도 셋 이상의 모터는 X축 모터, Y축 모터 및 Z축 모터인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 초음파를 이용한 의료장치의 적어도 하나의 트랜스듀서는 이미징 프로브 및 치료용 초음파 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 초음파를 이용한 의료장치의 적어도 하나의 트랜스듀서는 치료용 초음파 트랜스듀서를 포함하고, 상기 치료용 초음파 트랜스듀서는 제1초음파를 송신하고, 반사된 상기 제1초음파를 수신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 초음파를 이용한 의료장치의 메인콘트롤러는 선택된 적어도 일부의 피부 조직의 구조 정보를 분석하여 대응하는 치료부위에 제2초음파를 집속하기 위한 트랜스듀서의 필요한 이동량을 계산하도록 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 초음파를 이용한 의료장치의 메인콘트롤러는 상기 트랜스듀서가 고강도 집속 초음파에 해당하는 제2초음파를 선택된 인체 내부의 특정 위치에 방사하여 열을 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 초음파를 이용한 의료장치의 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력은 사용자에 의한 수동 선택 또는 기 설정된 인스트럭션에 따른 자동 선택인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서(131)의 3차원 이동을 제어하는 방법의 예시도면이다.
도 2를 참조하면, 핸드피스(120)는 적어도 3개의 모터를 포함할 수 있다. 적어도 3개의 모터는 각각 X축, Y축 및 Z축에 장착될 수 있고, 각 축에 장착된 모터는 트랜스듀서(131)의 일정 범위 내에서 직선 왕복 운동을 할 수 있는 동력을 부여할 수 있다. 예를 들면, Z축 모터는 트랜스듀서(131)의 집속점(132) 깊이를 조절할 수 있도록 트랜스듀서(131)의 상하 높이를 조절하고, X축 모터 및 Y축 모터는 Z축과 수직이 되는 평면 상에서 트랜스듀서(131)의 이동을 제어할 수 있다.
즉, 카트리지(130)를 이동하지 않고도 피부 표면에 카트리지(130)를 밀착시킨 상태에서 시술하고자 하는 부위에 초음파가 집속될 수 있도록 트랜스듀서(131)의 이동을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서(131)의 이동을 자동으로 제어하는 방법을 설명하는 순서도이다.
S310단계에서는 제1초음파를 송신 및 수신할 수 있다. 제1초음파는 인체 내 단면 영상을 획득하기 위한 특정 주파수의 초음파를 의미하며, 바람직하게는 1MHz 내지 10MHz 범위 내의 초음파일 수 있다. 피부 표면에 카트리지를 밀착시킨 상태에서 트랜스듀서(131)는 제1초음파를 송신할 수 있고, 인체 내를 투과하고 다시 반사되어 돌아오는 초음파를 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1초음파의 송수신은 하나의 트랜스듀서(131)를 사용하여 실시될 수 있으며, 송신 트랜스듀서(131) 및 수신 트랜스듀서(131)를 별도로 구비하는 방법으로 즉, 둘 이상의 트랜스듀서(131)를 사용할 수도 있다.
S320단계에서는 반사된 제1초음파를 분석하여 피부 조직의 구조 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 메인 컨트롤러(111)는 반사된 제1초음파를 분석하여 피부 조직의 구조 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 메인 컨트롤러(111)는 피부 조직의 구조 정보를 사용자 인터페이스를 통해 출력하도록 제어하거나 출력된 피부 조직의 구조 정보를 이용하여 기 설정된 인스트럭션을 수행하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스를 통한 출력은 이미징 회로(116)를 이용한 디스플레이(115)에 표시하는 방법일 수 있다. 예를 들어, 이미징 회로(116)는 메인 컨트롤러(111)가 출력한 피부 조직의 구조 정보를 이용하여 이미지화할 수 있다. 즉, 이미징 회로(116)는 트랜스듀서(131)가 수신한 반사된 초음파의 시간 및 강도를 메인 컨트롤러(111)가 분석하면, 상기 분석결과를 메인 컨트롤러(111)로부터 수신하여 이미지로 변환하는 역할을 수행할 수 있다. 다시, 이미징 회로(116)는 이미지로 변환된 정보를 메인 컨트롤러(111)에 전달하고, 메인 컨트롤러(111)는 디스플레이(115)로 하여금 변환된 이미지를 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 표피층, 진피층 및 피하지방층을 단면구조 형태로 표시할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스를 통한 출력은 메인 컨트롤러(111)에 의한 분석 결과를 데이터 형식으로 디스플레이(115)에 표시하는 방법일 수 있다. 예를 들면, 분석결과에 따라 디스플레이(115)에 표피(Epidermis), 진피(Dermis), 피하(Hypodermis)등을 구분하여 해당 좌표에 대한 데이터를 표시(예, Dermis: xx mm) 할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 메인 컨트롤러(111)가 출력된 피부 조직의 구조 정보를 이용하여 기 설정된 인스트럭션을 수행하는 경우에는 피부 조직의 구조 정보를 사용자 인터페이스를 통해 출력하지 않을 수 있다.
S330단계에서는 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력을 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력은 사용자에 의한 수동 선택 또는 기 설정된 인스트럭션에 따른 자동 선택일 수 있다.
사용자에 의한 수동 선택은, 예를 들면, 디스플레이(115)에 표시된 이미지의 적어도 일부를 선택하는 방법 또는 디스플레이(115)에 표시된 데이터의 적어도 일부를 선택하는 방법 등일 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 사용자는 입출력 인터페이스(114) 또는 다른 외부 기기를 통해 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택할 수 있다.
기 설정된 인스트럭션에 따른 자동 선택은, 예를 들면, 진피(Dermis)를 선택하도록 인스트럭션이 설정된 경우, 메인 컨트롤러(111)는 진피에 해당하는 구간의 적어도 일부를 자동적으로 선택하도록 제어할 수 있다.
S340단계에서는 메인 프로세서(111)가 선택된 적어도 일부의 피부 조직의 구조 정보를 분석하여 대응하는 치료부위에 제2초음파를 집속하기 위한 트랜스듀서(131)의 필요한 이동량을 계산할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 메인 프로세서(111)는 선택된 적어도 일부의 피부 조직의 구조 정보를 분석하여 사용자의 의도가 진피층을 선택하는 것인지, 피하층을 선택하는 것인지, 층의 경계를 선택하는 것인지 등을 기 설정된 인스트럭션에 따라 분석할 수도 있다.
S350단계에서는 메인 프로세서(111)는 분석된 결과에 기반하여, 트랜스듀서(131)를 이동하도록 제어할 수 있다.
메인 컨트롤러(111)는 상기 계산결과에 기반하여 각 X축, Y축 및 Z축 모터를 구동할 수 있다. 즉, 메인 컨트롤러(111)는 핸드피스 컨트롤러(121)로 하여금 구동부(122)를 제어하여 선택된 좌표에 대응되는 인체 내부의 특정 위치에 초음파 집속점(132)이 형성될 수 있도록 트랜스듀서(131)를 이동할 수 있다.
S360단계에서는 고강도 집속 초음파에 해당하는 제2초음파를 선택된 인체 내부의 특정 위치에 방사하여 열을 발생시킬 수 있다. 발생되는 열을 이용하여, 피부 내 종양과 같은 특정 피하조직의 제거(응고성 괴사) 또는 피부조직의 변성 및 재생을 유발시켜 주름개선을 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서의 이동 제어 방법은 제1초음파를 송신하고, 반사된 상기 제1초음파를 수신하는 단계; 상기 수신한 반사된 제1초음파의 시간과 강도를 분석하고, 상기 분석 결과에 기반하여 피부 조직의 구조 정보를 출력하는 단계; 상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력을 수신하는 단계; 및 상기 선택된 적어도 일부에 대응하는 치료 부위에 상기 트랜스듀서의 제2초음파 집속점이 형성되도록 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서의 이동 제어 방법의 트랜스듀서의 이동을 제어하는 단계는 적어도 셋 이상의 모터가 상기 트랜스듀서와 물리적으로 연결되어 3차원 공간상의 이동을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서의 이동 제어 방법의 적어도 셋 이상의 모터는 X축 모터, Y축 모터 및 Z축 모터인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서의 이동 제어 방법의 트랜스듀서의 이동을 제어하는 단계는 선택된 적어도 일부의 피부 조직의 구조 정보를 분석하여 대응하는 치료부위에 제2초음파를 집속하기 위한 트랜스듀서의 필요한 이동량을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서의 이동 제어 방법은 고강도 집속 초음파에 해당하는 제2초음파를 선택된 인체 내부의 특정 위치에 방사하여 열을 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 트랜스듀서의 이동 제어 방법은 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력은 사용자에 의한 수동 선택 또는 기 설정된 인스트럭션에 따른 자동 선택인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른, 연결부의 개략도이다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 연결부는 핸드피스(120)에 카트리지(130)가 부착 및 탈착이 되도록 구성할 수 있다.
트랜스듀서(131)는 카트리지(130) 내부에 부착될 수 있는데 카트리지(130) 내부 공간은 음향액체(134)로 채워질 수 있다. 음향액체(134)는, 트랜스듀서(131)에서 발생된 초음파가 시술대상자의 피부조직 내부로 전달하는 매질로 작용함과 동시에, 트랜스듀서(131)에서 발생된 열을 냉각시키는 역할도 수행 할 수 있다.
시술대상자의 피부 조직의 구조 정보를 획득하기 위해서 이미지용 초음파 트랜스듀서(131)인 이미지 프로브(133)가 결합될 수도 있다. 이미지 프로브(133)는 생체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파의 미약한 신호를 감지하여 받아들이도록 설계되어 있다. 이미지 프로브(133)는 필수적인 구성요소는 아니어서 필요에 따라 생략이 가능하다. 이미지 프로브가 결합된 형태에 관해서는, 도 6을 통해 자세하게 설명한다.
카트리지(130) 내의 음향 액체의 손실을 방지하기 위해서 카트리지(130)는 내부와 외부가 완전하게 밀폐되도록 형성될 수 있다.
트랜스듀서(131)는 하나의 초점을 향하여 초음파가 조사되도록 형성 및 배치될 수 있다. 트랜스듀서(131)의 단면 구조는 오목한(Concave) 형상을 가지고 있는데, 이에 따라 초음파 트랜스듀서(131)에서 발생된 초음파는 트랜스듀서(131)의 오목한 중심점으로 집속될 수 있다. 이처럼 트랜스듀서(131)의 오목한 중심점에서는 초음파의 집속점(132)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파를 이용한 의료장치(100)의 작동원리를 설명하면, 얼굴 등 시술대상자의 피부조직에 본 발명의 카트리지(130)를 밀착시킨 후, 트랜스듀서(131)가 초음파를 발생시켜 시술부위인 피부조직 속의 초점에 초음파 스캔을 실시한다. 트랜스듀서(131)에 이미지 프로브(133) 설치되어 있는 경우, 초음파를 조사할 초점 부위의 피부조직을 이미지화하여 피부조직 부위의 열 응고 상태를 관찰할 수도 있다.
이하에서는 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서(131)의 이동을 자동 제어하는 방법을 다양한 실시예를 들어 설명한다.
제1실시예
본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서(131)의 이동을 자동 제어하는 방법은, 둘 이상의 카트리지(130)를 이용하는 방법일 수 있다.
도 5는 제1실시예에 따른 카트리지들의 개략도이다.
도 5를 참조하면, 용도가 다른 둘 이상의 카트리지가 도시되어 있다. 예를 들면, (a)는 이미지 프로브(511)를 내장하는 카트리지(510)일 수 있고, (b)는 치료용 초음파 트랜스듀서(521)를 내장하는 카트리지(520)일 수 있다. 먼저, 이미지 프로브(511)를 내장하는 카트리지(510)를 초음파를 이용한 의료장치의 핸드피스와 연결하고, 피부 표면에 밀착시킨 상태에서 제1초음파를 송신 및 수신하여 인체 내 피부 조직의 구조 정보를 획득할 수 있다. 인체 내의 피부 조직의 구조 정보를 획득하면, 이미지 프로브(511)를 내장하는 카트리지(510)를 탈착하고, 치료용 초음파 트랜스듀서(521)를 내장하는 카트리지(520)를 부착할 수 있다. 치료용 초음파 트랜스듀서(521)를 내장하는 카트리지(520)가 부착되면, 전술한 트랜스듀서의 이동을 자동으로 제어하는 방법을 이용하여 원하는 치료 부위에 고강도 집속 초음파를 방사할 수 있다.
이 방법은 카트리지를 교환해야 하는 번거로움이 있고, 피부 표면에서 카트리지가 분리되어야 하기 때문에 단면 영상을 획득한 경우에도 원하는 부위에 정확한 초음파 방사가 어렵다는 문제가 있다.
제2실시예
본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서(131)의 이동을 자동 제어하는 방법은 둘 이상의 트랜스듀서(131)를 내장하는 카트리지(130)를 이용하는 방법일 수 있다.
도 6는 제2실시예에 따른 카트리지의 개략도이다.
도 6을 참조하면, 카트리지(620)는 이미지 프로브(622) 및 치료용 초음파 트랜스듀서(621)를 포함할 수 있다. 이미지 프로브(622)는, 치료용 초음파 트랜스듀서(621)의 집속점(132)으로부터 수직 상방에 이격 배치되고, 조사된 초음파를 주위 간섭 없이 효과적으로 수렴할 수 있는 구조를 갖는다. 다만, 치료용 초음파 트랜스듀서(621)는 이미지 프로브(622)로 인해 완전한 반구 형태를 갖게 될 수 없다. 따라서, 치료용 초음파 트랜스듀서(621)의 하부에 결합층(623)이 설치될 수 있고, 결합층(623)의 하부에는 고강도 집속 초음파가 집속점(132)를 형성할수 있도록 음향 렌즈(624, 625)가 설치 될 수 있다. 반면, 이미지 프로브(622)는 집속점(132)을 필요로 하지 않기 때문에 음향렌즈가 설치 되지 않을 수 있다.
도 6에 도시된 카트리지(620)를 이용하여 트랜스듀서 이동을 자동 제어하는 방법을 설명하면, 카트리지(620)를 피부 표면에 밀착시킨 상태에서, 이미지 프로브(622)를 이용하여 인체 내의 피부 조직의 구조 정보를 획득하고, 치료용 초음파 트랜스듀서(621)는 전술한 트랜스듀서의 이동을 자동으로 제어하는 방법을 이용하여 원하는 치료 부위에 고강도 집속 초음파를 방사할 수 있다.
이 방법은 카트리지(130)를 피부 표면에 밀착시킨 상태에서 이루어지기 때문에 치료를 원하는 정확한 부위에 고강도 집속 초음파를 집속시킬 수 있다.
제3실시예
본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서(131)의 이동을 자동 제어하는 방법은 하나의 트랜스듀서(131)를 내장하는 카트리지(130)를 이용하는 방법일 수 있다.
도 7는 제3실시예에 따른 카트리지의 개략도이다.
도 7을 참조하면, 카트리지(720) 내에 완전한 반구형태를 갖는 치료용 초음파 트랜스듀서(721)를 도시하고 있다.
도 7에 도시된 카트리지(720)를 이용하여 트랜스듀서의 이동을 자동 제어하는 방법을 설명하면, 치료용 초음파 트랜스듀서(721)의 주파수를 조절하여(바람직하게는 1MHz ~ 20MHz) 인체 내에 조사할 수 있다. 이때, 별도의 이미지 프로브(133)를 채택하지 않고도 조사한 초음파를 수신하여 구조 정보를 획득할 수 있다. 피부 조직의 구조 정보를 획득하면, 치료용 초음파 트랜스듀서(131)의 주파수를 고주파로 조절하고, 전술한 트랜스듀서의 이동을 자동으로 제어하는 방법을 이용하여 원하는 치료 부위에 고강도 집속 초음파를 방사할 수 있다.
이 방법은 카트리지(130)를 피부 표면에 밀착시킨 상태에서 이루어지기 때문에 치료를 원하는 정확한 부위에 집속시킬 수 있고, 완전한 반구 형태를 갖기 때문에 초음파 에너지를 효율적으로 집속할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 이미지 프로브를 이용하여 피부 조직의 구조 정보를 영상으로 변환한 경우와 치료용 초음파 트랜스듀서를 이용하여 피부 조직의 구조 정보를 영상으로 변환한 경우를 비교하기 위한 예시도면이다.
도 8a는 이미지 프로브를 이용하여 피부 조직의 구조 정보를 영상으로 변환한 경우이며, 진피층(810)과 피하층(820)이 명확하게 구분되어 영상으로 출력되고 있음을 알 수 있다.
도 8b는 치료용 초음파 트랜스듀서를 이용하여 피부 조직의 구조 정보를 영상으로 변환한 경우이며, 이미지 프로브를 이용한 경우와 비교해서는 명확하지 않지만 진피층(810)과 피하층(820)을 구별할 수 있을 정도로 영상 출력되고 있다.
결국, 이미지 프로브(133)를 채택하지 않고 치료용 초음파 트랜스듀서만 사용하여 피부 조직의 구조 정보를 획득할 수 있으며, 고강도 집속 초음파를 이용하여 시술도 할 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시예들은 본 개시의 실시예에 따른 의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 개시의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
초음파를 이용한 의료장치: 100
본체부: 110 핸드피스: 120
카트리지: 30 메인 컨트롤러: 111
고주파 발진기: 112 메모리: 113
입출력 인터페이스: 114 디스플레이: 115
이미징 회로: 116 핸드피스 컨트롤러: 121
구동부: 122 트랜스듀서:131

Claims (13)

  1. 트랜스듀서의 이동 제어 방법에 있어서,
    제1초음파를 송신하고, 반사된 상기 제1초음파를 수신하는 단계;
    상기 수신한 반사된 제1초음파의 시간과 강도를 분석하고, 상기 분석 결과에 기반하여 피부 조직의 구조 정보를 출력하는 단계;
    상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 선택된 적어도 일부에 대응하는 치료 부위에 상기 트랜스듀서의 제2초음파 집속점이 형성되도록 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 단계는,
    적어도 셋 이상의 모터가 상기 트랜스듀서와 물리적으로 연결되어 3차원 공간상의 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 셋 이상의 모터는 X축 모터, Y축 모터 및 Z축 모터인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 단계는,
    선택된 적어도 일부의 피부 조직의 구조 정보를 분석하여 대응하는 치료부위에 제2초음파를 집속하기 위한 트랜스듀서의 필요한 이동량을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    고강도 집속 초음파에 해당하는 제2초음파를 선택된 인체 내부의 특정 위치에 방사하여 열을 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력은 사용자에 의한 수동 선택 또는 기 설정된 인스트럭션에 따른 자동 선택인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 초음파를 이용한 의료장치에 있어서,
    진동 전류를 초음파로 변환하는 적어도 하나의 트랜스듀서;
    적어도 셋 이상의 모터를 구비하는 구동부; 및
    제1초음파를 송신하고, 반사된 상기 제1초음파를 수신하고, 상기 수신한 반사된 제1초음파의 시간과 강도를 분석하고, 상기 분석 결과에 기반하여 피부 조직의 구조 정보를 출력하고, 상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력을 수신하고, 상기 선택된 적어도 일부에 대응하는 치료 부위에 상기 트랜스듀서의 제2초음파 집속점이 형성되도록 상기 트랜스듀서의 이동을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 의료장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 셋 이상의 모터는,
    X축 모터, Y축 모터 및 Z축 모터인 것을 특징으로 하는 의료장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스듀서는,
    이미징 프로브 및 치료용 초음파 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스듀서는,
    이미징 프로브 및 치료용 초음파 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 메인 콘트롤러는,
    선택된 적어도 일부의 피부 조직의 구조 정보를 분석하여 대응하는 치료부위에 제2초음파를 집속하기 위한 트랜스듀서의 필요한 이동량을 계산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 의료장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 메인 콘트롤러는,
    상기 트랜스듀서가 고강도 집속 초음파에 해당하는 제2초음파를 선택된 인체 내부의 특정 위치에 방사하여 열을 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 의료장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 출력된 피부 조직의 구조 정보 중 적어도 일부를 선택하는 입력은 사용자에 의한 수동 선택 또는 기 설정된 인스트럭션에 따른 자동 선택인 것을 특징으로 하는 의료장치.
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