KR20180137303A - 무선형 초음파 근관 치료 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선형으로 구현하되 유선 장치에 준하는 고출력을 발생할 수 있으며, 부하 임피던스 변화를 보정하여 일정한 출력을 발생할 수 있도록 하는 무선형 초음파 근관 치료 장치에 관한 것으로, 외부 전원을 충전하는 배터리를 구비하고, 상기 배터리의 충전 전압을 이용하여 구동 전원을 발생하는 전원 공급부 전원 공급부; 초음파 진동을 발생하여 진동 팁에 제공하는 초음파 진동자; 의료진 조작값을 입력받고, 장치 구동 상태를 표시하는 조작부; 상기 의료진 조작값에 따라 상기 초음파 진동자를 동작 제어하되, 인체 접촉에 따른 부하 임피던스 변화를 보상하여 초음파 출력을 일정값으로 유지시키는 제어부; 및 상기 전원 공급부, 상기 초음파 진동자, 및 상기 제어부가 삽입되는 내부 공간, 상기 조작부가 부착되는 외부 표면, 진동 팁 체결부가 마련된 선단부, 및 외부 전원 인가 단자가 마련된 후단부를 구비하는 펜 형상의 몸체를 포함할 수 있다.

Description

무선형 초음파 근관 치료 장치{Wireless endodontic treatment apparatus based on ultrasonics wave}

본 발명은 무선형 초음파 근관 치료 장치에 관한 것으로, 특히 유선 장치에 준하는 고출력을 발생할 수 있는 무선형 초음파 근관 치료 장치에 관한 것이다.

초음파 근관 치료 장치의 주요한 역할 두 가지는 첫째, 근관 내를 깨끗하게 초음파를 이용하여 세척이 가능하게 하는 것과 둘째, 초음파를 이용하여 근관 내부를 안전하고 유효하게 충전하는 것이다.

이는 치근단 부근까지 깨끗한 근관 세척은 세균의 침투 경로를 차단하여 REP 시술 시 원활한 치수의 재혈관화를 가능하게 하며, 근관충전 시 상아세관에 대한 높은 침투력과 기존 열연화수직가압법 대비 안전하며 유효한 높은 밀폐력을 가능하게 한다.

근관계의 복잡성은 근관 성형동안 기계적으로 접근되지 않은 부위로의 근관 세척액이나 근관 첩약제의 침투가 중요하고, 반대로 근관으로부터 근관첩약제의 제거도 중요한 부분이다. 수산화칼슘 등의 잔여물은 근관 충전 실러의 상아세관으로 침투를 방해하고 결과적으로 근관충전 효율을 떨어뜨린다.

한편, 근관 세척을 위해 사용하는 일반적인 단순한 주사침(irrigation needle)은 그 효율이 충분하지 않고, 특히 치근단부 근관의 세척 효율이 많이 떨어진다고 보고되고 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해 음파나 초음파 기구를 부가적으로 사용하여 근관 세정이나 세척효율을 높이는 것이 많이 시도되고 있다. 엔도액티베이터(EndoActivator)는 음파를 이용한 기구로 세척효율을 높여주는 폴리머 기반 팁(polymer-based tips)으로 근관 벽에 흠이나 손상을 유발하지 않는다는 것을 한 장점으로 제시한다. 아울러 근관 내 잔사의 정출도 초음파에 비해 적다는 장점도 제시한다. 그러나 음파는 초음파에 비해 파동의 크기와 빈도가 낮아서 많은 음파 초음파 세척 방법의 비교연구에서는 초음파가 더 나은 효율을 보이는 것으로 보고되었다.

초음파 방식은 상아세관에 침투하여 하이드록시아파타이트 형성을 유도하며, 좁고 복잡한 근관 내부를 3차원 적으로 밀폐가 가능하도록 한다.

그러나 종래의 초음파 근관 치료 장치는 기본적으로 유선 장치로 구현되어 있어, 치료 가능 장소가 제한되며, 전원선에 의해 의료진 시야가 가려지거나 의료진 움직임이 제한되는 문제가 발생하게 된다.

국내공개특허 제10-2006-0082031호(공개일자: 2006년07월14일)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 무선형으로 구현하되 유선 장치에 준하는 고출력을 발생할 수 있도록 하는 무선형 초음파 근관 치료 장치을 제공하고자 한다.

또한 장치의 인체 접촉에 따른 부하 임피던스 변화를 보정하여 일정한 출력을 발생할 수 있도록 하는 무선형 초음파 근관 치료 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 외부 전원을 충전하는 배터리를 구비하고, 상기 배터리의 충전 전압을 이용하여 구동 전원을 발생하는 전원 공급부 전원 공급부; 초음파 진동을 발생하여 진동 팁에 제공하는 초음파 진동자; 의료진 조작값을 입력받고, 장치 구동 상태를 표시하는 조작부; 상기 의료진 조작값에 따라 상기 초음파 진동자를 동작 제어하되, 인체 접촉에 따른 부하 임피던스 변화를 보상하여 초음파 출력을 일정값으로 유지시키는 제어부; 및 상기 전원 공급부, 상기 초음파 진동자, 및 상기 제어부가 삽입되는 내부 공간, 상기 조작부가 부착되는 외부 표면, 진동 팁 체결부가 마련된 선단부, 및 외부 전원 인가 단자가 마련된 후단부를 구비하는 펜 형상의 몸체를 포함하는 무선형 초음파 근관 치료 장치를 제공한다.

상기 제어부는 의료진 조작값에 기반으로 초음파 발생 여부를 결정하는 동작 결정부; 및 환자 치아 접촉에 따른 부하 임피던스 변화를 보상하여 초음파 제어 신호를 발생하고, 상기 초음파 진동자에 제공하는 출력 보상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 출력 보상부는 상기 초음파 진동자의 일측에 연결된 일측을 가지는 초크; 상기 초크의 타측과 상기 초음파 진동자의 타측 사이에 연결된 캐패시터; 상기 초음파 진동자의 일측과 접지 사이에 연결된 1차측과, 제1 권선과 제2 권선을 구비하는 2차측을 포함하는 변압기; 상기 제1 권선에 연결되어, 상기 제1 권선에 구동 전원을 인가하는 제1 스위칭 회로; 및 상기 제2 권선에 연결되어, 상기 제1 스위칭 회로와 상보적으로 상기 제2 권선에 구동 전원을 인가하는 제2 스위칭 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 상기 조작부를 통해 터치 압력 또는 터치 면적에 대한 정보를 추가 입력받고, 터치 압력 또는 터치 면적을 기반으로 상기 초음파 진동자의 초음파 주파수 및 초음파 세기 중 적어도 하나를 조정하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여 상기 제어부는 상기 초음파 진동자의 양단에 인가되는 전압이 기 설정값 이상이거나, 상기 초음파 진동자의 입력 또는 출력 전류가 기 설정값 이상이면, 상기 초음파 진동자의 동작을 즉각 중지하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 무선형 초음파 근관 치료 장치는 무선형으로 구현되어 치료 가능 장소가 획기적으로 확장될 수 있도록 하며, 의료진 시야 및 움직임 구속 없이 초음파 근관 치료 장치를 이용한 치과 치료가 진행될 수 있도록 한다.

또한 장치의 인체 접촉에 따른 부하 임피던스 변화를 보정하여 일정한 출력을 발생할 수 있도록 함으로써, 장치의 동작 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 초음파 근관 치료 장치의 외관도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 초음파 근관 치료 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 보상부의 구현 예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 조정부의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 초음파 근관 치료 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 초음파 근관 치료 장치를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 외관도이고, 도 2는 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 무선형 초음파 근관 치료 장치는 몸체(10), 전원 공급부(20), 초음파 진동자(30), 조작부(40), 및 제어부(50) 등을 포함할 수 있다.

몸체(10)는 원통의 펜 형상으로 구현되며, 보다 상세하게는 전원 공급부(20), 초음파 진동자(30), 및 제어부(50)가 삽입되는 내부 공간(11), 조작부(40)가 부착되는 외부 표면(12), 진동 팁 체결부가 마련된 선단부(13), 및 외부 전원 인가단자가 마련된 후단부(14) 등을 구비하도록 한다.

이때, 진동 팁 체결부는 여러 가지 형상과 크기를 가지는 다수의 진동 팁 모두가 체결 가능한 구조를 가지도록 한다. 또한 외부 전원 인가단은 USB 또는 전원 케이블이 체결 가능한 구조를 가지도록 한다.

전원 공급부(20)는 외부 전원에 따른 충방전 동작을 수행하는 배터리(25)를 구비하고, 배터리(25)의 충전 전압을 이용하여 무선형 초음파 근관 치료 장치의 구동 전원을 발생 및 출력하도록 한다.

즉, 본 발명의 초음파 근관 치료 장치는 배터리(25)를 자체 구비하고, 이를 통해 구동 전원을 발생함으로써, 초음파 근관 치료 장치가 무선 방식으로 구동될 수 있도록 해준다. 또한, 본 발명에서는 배터리(25)를 대용량 고출력 배터리로 구현함으로써, 초음파 근관 치료 장치가 유선 장치에 준하는 출력을 보다 안정적으로 공급할 수 있도록 한다.

초음파 진동자(30)는 제어부(50)의 제어하에 기 설정 주파수 및 세기를 가지는 초음파 진동을 발생하여 진동 팁에 제공하도록 한다. 또한, 필요한 경우, 초음파 진동자(30)와 진동 팁(미도시) 사이에 위치되는 초음파 진동자 혼(35)을 더 구비하고, 이를 통해 진동 증폭 동작이 추가 수행될 수 도 있도록 한다.

조작부(40)는 버튼, 터치 센서, 발광 소자, 부저 등과 같은 각종 정보 입출력 수단을 구비하고, 이를 통해 의료진 조작값을 입력받거나, 장치 구동 상태를 의료진에게 시청각적으로 안내하도록 한다.

제어부(50)는 조작부(40)에 의해 입력되는 의료진 조작값에 따라 초음파 진동자(30)를 동작 제어하되, 출력 보정 기능을 구비하여, 진동 팁이 환자 치아에 접촉됨에 따라 초음파 진동자(30)의 부하 임피던스가 변화되는 경우에도 초음파 진동자(30)의 진동 주파수가 일정 값을 유지할 수 있도록 한다.

이를 위해, 제어부(50)는 의료진 조작값을 기반으로 초음파 발생 여부를 결정하는 동작 결정부(51) 이외에, 환자 치아 접촉시에 발생하는 부하 임피던스 변화를 보상하여 초음파 제어 신호를 발생하여 초음파 진동자(30)에 제공함으로써, 초음파 출력이 일정값을 유지하도록 하는 출력 보상부(52)를 추가 구비하도록 한다.

예를 들어, 출력 보상부(52)는 도 3에서와 같이 초음파 진동자(30)의 일측에 연결된 일측을 가지는 초크(521), 초크(521)의 타측과 초음파 진동자(30)의 타측 사이에 연결된 캐패시터(522), 초음파 진동자(30)의 일측과 접지 사이에 연결된 1차측과, 제1 권선과 제2 권선을 구비하는 2차측을 포함하는 변압기(523), 변압기(523)의 제1 및 제2 권선에 연결되어, 제1 권선 및 제2 권선에 구동 전원을 상보적으로 인가하는 제1 및 제2 스위칭 회로(524, 525) 등을 포함하여 구현될 수 있다.

그러면, 출력 보상부(52)는 초음파 진동자(30)는 캐패시터 소자로, 변압기(523)는 인덕터 소자로 활용되어 LC 공진하되, 초음파 진동자(30)의 부하 임피던스가 변동되더라도 초음파 진동자(30)의 주파수가 기 설정된 공진 주파수를 추적하게 되고, 이에 따라 초음파 진동자(30)의 주파수가 항상 일정값을 유지할 수 있게 된다.

더하여, 본 발명에서는 초음파 조정부(53)를 추가 구비하고, 이를 통해 의료진 조작값에 따라 초음파 발생 여부를 단순 제어하는 것에서 더 나아가 초음파 주파수 및 초음파 세기 중 적어도 하나를 추가 조정할 수도 있도록 한다.

특히, 본 발명에서는 초음파 근관 치료가 진행되는 경우, 의료진은 장치 그립 상태를 계속적으로 유지해야 함을 고려하여, 의료진이 그립 상태를 유지하면서 터치 압력 또는 터치 면적만을 추가적으로 조정하여, 초음파 주파수 및 초음파 세기 중 적어도 하나 또한 손쉽게 조정할 수 있도록 한다.

예를 들어, 도 4에서와 의료진이 장치 그립 상태를 유지하면서, 장치 그립 세기를 인위적으로 증가할 때마다(즉, 기 설정된 값 이상의 터치 압력을 발생할 때 마다) 초음파 세기를 일정 단위씩 증가시킬 수 있도록 한다. 또한 초음파 세기가 임계치 이상이 되면 초음파 세기를 다시 초기값으로 회귀시킴으로써, 초음파 세기가 비정상적으로 증가되는 것을 사전에 방지하도록 한다.

이를 위해, 조작부(40)는 터치 센서, 압력 센서 등과 같이 터치 압력 또는 터치 면적을 센싱하는 센서를 더 구비하고, 제어부(50)는 이에 응답하여 초음파 진동자(30)에 인가되는 전류(또는 전압)을 조정함으로써, 초음파 진동자(30)를 통해 발생되는 초음파 세기를 조정할 수 있도록 한다.

물론, 조작부(40)에 상기의 초음파 조정 동작의 활성화 여부를 결정할 수 있도록 하는 부가 기능 설정 버튼을 추가 구비하여, 의료진 필요시에만 해당 동작을 선택적으로 수행할 수도 있도록 한다.

또한, 본 발명은 초음파 진동을 계속적으로 발생하는 경우, 장치의 온도가 비정상적으로 높아질 수도 있음을 고려하여, 발열 발생시에는 초음파 발생을 일시 중지하는 장치 보호부(54)를 추가 구비할 수도 있도록 한다.

이러한 장치 보호부(54)는 초음파 진동자(30)의 양단에 인가되는 전압이 기 설정값 이상이거나, 초음파 진동자(30)의 입력 또는 출력 전류가 기 설정값 이상이면, 초음파 진동자(30)가 발열 상태라고 판단하고, 초음파 진동자(30)의 동작을 즉각 중지하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 초음파 근관 치료 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 몸체(10)의 외부 전원 인가단에 USB 또는 전원 케이블을 연결하여 배터리(25)를 충전하도록 한다(S1).

배터리 충전이 완료된 상태에서 의료진이 조작부(40)를 통해 장치 구동을 요청하면(S2), 제어부(50)는 이에 응답하여 초음파 진동자(30)를 통해 초음파 진동을 발생하도록 한다(S3).

물론, 초음파 진동 상태에서 환자 치아 접촉시에 발생하는 부하 임피던스 변화가 발생하면(S4), 환자 치아 접촉에 따른 부하 임피던스 변동을 보상하여 초음파 출력이 일정값을 유지하도록 해준다(S5).

그리고, 이러한 초음파 발생 동작은 의료진이 장치 구동을 종료할 때까지 지속되도록 한다(S6).

이와 같이, 본 발명의 초음파 근관 치료 장치는 대용량 고출력 배터리를 내장하고, 이를 이용하여 장치 구동 전원을 자체 발생하도록 함으로써, 초음파 근관 치료 장치가 무선 방식으로 구동될 수 있도록 한다. 또한, 출력 보상 회로를 통해 환자 치아 접촉시에 발생하는 부하 임피던스 변화를 보상할 수 있도록 함으로써, 동작의 신뢰성 또한 확보될 수 있도록 한다.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.

따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 외부 전원을 충전하는 배터리를 구비하고, 상기 배터리의 충전 전압을 이용하여 구동 전원을 발생하는 전원 공급부 전원 공급부;
   초음파 진동을 발생하여 진동 팁에 제공하는 초음파 진동자;
   의료진 조작값을 입력받고, 장치 구동 상태를 표시하는 조작부;
   상기 의료진 조작값에 따라 상기 초음파 진동자를 동작 제어하되, 인체 접촉에 따른 부하 임피던스 변화를 보상하여 초음파 출력을 일정값으로 유지시키는 제어부; 및
   상기 전원 공급부, 상기 초음파 진동자, 및 상기 제어부가 삽입되는 내부 공간, 상기 조작부가 부착되는 외부 표면, 진동 팁 체결부가 마련된 선단부, 및 외부 전원 인가 단자가 마련된 후단부를 구비하는 펜 형상의 몸체를 포함하는 무선형 초음파 근관 치료 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
   의료진 조작값에 기반으로 초음파 발생 여부를 결정하는 동작 결정부; 및
   환자 치아 접촉에 따른 부하 임피던스 변화를 보상하여 초음파 제어 신호를 발생하고, 상기 초음파 진동자에 제공하는 출력 보상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선형 초음파 근관 치료 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 출력 보상부는
   상기 초음파 진동자의 일측에 연결된 일측을 가지는 초크;
   상기 초크의 타측과 상기 초음파 진동자의 타측 사이에 연결된 캐패시터;
   상기 초음파 진동자의 일측과 접지 사이에 연결된 1차측과, 제1 권선과 제2 권선을 구비하는 2차측을 포함하는 변압기;
   상기 제1 권선에 연결되어, 상기 제1 권선에 구동 전원을 인가하는 제1 스위칭 회로; 및
   상기 제2 권선에 연결되어, 상기 제1 스위칭 회로와 상보적으로 상기 제2 권선에 구동 전원을 인가하는 제2 스위칭 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선형 초음파 근관 치료 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 조작부를 통해 터치 압력 또는 터치 면적에 대한 정보를 추가 입력받고, 터치 압력 또는 터치 면적을 기반으로 상기 초음파 진동자의 초음파 주파수 및 초음파 세기 중 적어도 하나를 조정하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선형 초음파 근관 치료 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 초음파 진동자의 양단에 인가되는 전압이 기 설정값 이상이거나, 상기 초음파 진동자의 입력 또는 출력 전류가 기 설정값 이상이면, 상기 초음파 진동자의 동작을 즉각 중지하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선형 초음파 근관 치료 장치.

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