KR20190002498U - 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 비침습성 조직 타이트닝 및 리프팅을 위한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈착 가능하도록 결합된 본체와 카트리지를 포함하되, 상기 카트리지는 상기 카트리지 내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터와,; 상기 제1리니어 진동모터 프레임에 결합된 제1이송자 가이드에 양단이 고정되어 지지되며 상기 진동판에 일단이 연접하고 진동판에서 발생하는 고유진동주파수에 따라 공진을 하며 상기 고유진동주파수 파장의 1/2의 배수의 길이를 갖는 제1구동축과,; 상기 제1구동축의 공진주파수를 따라 제1구동축상을 이동하며 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자와,; 상기 제1이송자의 일단에 탈착 가능한 방식으로 결합되어 하기 트랜스듀서에서 발생하는 집속 초음파의 초점거리를 조정하는 스페이스링 및 상기 스페이스링을 통해 제1이송자와 결합하며 상기 제1구동축에 수직한 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서를 포함하며,; 상기 본체는 배터리 및 상기 배터리와 카트리지 내부에서 발생한 신호를 감지하고 제어하는 제어부를 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치에 관한 것으로, 본 고안에 따른 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치는 초음파를 발생하는 트랜스듀서 및 상기 트랜스듀서의 카트리지 내 이동을 가능케 하는 구동부 모두를 카트리지 내부에 포함시켜 트랜스듀서의 이동 및 연결 신뢰성을 높이고 기기의 안정성, 안전성 및 소형화를 달성하였다.

Description

휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치{HAND-HELD HIGH INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND GENERATOR}

본 고안은 비침습성 조직 타이트닝 및 리프팅을 위한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈착 가능하도록 결합된 본체와 카트리지를 포함하되, 상기 카트리지는 상기 카트리지 내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터와,; 상기 제1리니어 진동모터 프레임에 결합된 제1이송자 가이드에 양단이 고정되어 지지되며 상기 진동판에 일단이 연접하고 진동판에서 발생하는 고유진동주파수에 따라 공진을 하며 상기 고유진동주파수 파장의 1/2의 배수의 길이를 갖는 제1구동축과,; 상기 제1구동축(341)의 공진주파수를 따라 제1구동축상을 이동하며 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자와,; 상기 제1이송자의 일단에 탈착 가능한 방식으로 결합되어 하기 트랜스듀서에서 발생하는 집속 초음파의 초점거리를 조정하는 스페이스링 및 상기 스페이스링을 통해 제1이송자와 결합하며 상기 제1구동축에 수직한 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서를 포함하며,; 상기 본체는 배터리 및 상기 배터리와 카트리지 내부에서 발생한 신호를 감지하고 제어하는 제어부를 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치에 관한 것이다.

최근의 의료기술은 많이 발달하고 있으며, 특히 비침술적인 방법을 활용한 치료분야의 기술이 괄목하게 발전하고 있다. 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound)는 비침술적인 방법들 중 가장 주목 받고 있는 방법으로써 고강도의 초음파 에너지를 한 곳으로 집속시키면 50~100℃의 고열이 발생한다는 것을 근거로 하여 개발된 방법이다. 초음파는 인체조직을 통과할 때 해롭지 않으나 고강도 집속 초음파는 조직의 종류에 상관없이 응고성 괴사를 일으킬 수 있을 만큼 충분한 에너지를 발생한다. 집속장치로 사용되는 트랜스듀서는 볼록렌즈 모양의 원리를 이용하는 구조로 생겨 초음파를 집속하면 목적하는 부위를 괴사시킬 수 있다. 이런 원리를 이용하여 간, 췌장, 신장 및 유방 등에 발생한 악성종양을 제거하는 비침습적인 방법으로 개발되었으며, 현재도 많은 종양세포 등의 제거에 효과적인 방법으로 활용되고 있다. 최근에는 고강도 집속 초음파 장치가 가지고 있는 특징을 활용하여 피부조직의 변성 및 재생의 기전을 이용한 주름개선 및 피부미용 등의 분야에도 활용되고 있다.

지금까지 개발된 고강도 집속 초음파 장치는 초음파 발생을 위하여 전원을 공급하는 전원부, 시술자의 조작에 따른 제어신호를 입력 및 조절하는 본체, 초음파 변환기가 포함되어 시술부위에 접촉하는 핸드피스와 본체와 전원부의 제어신호 및 전원을 공급하는 연결케이블을 포함하여 구성되어 있는 것이 대부분이며, 본체의 규모가 매우 거대하여 이동하기가 어렵고 시술시 여러가지 불편한 점이 많은 것이 사실이다.

최근에는 이러한 초음파 의료기기는 전기, 전자 및 제어공학 등 관련학문과 기술의 발전으로 소형화 및 부품 집적화가 가능해져 한 손에 잡을 정도의 크기의 기기에 본체 및 트랜스듀서를 포함한 카트리지로 구성된 소형 초음파 치료기기가 개발되고 있다. 특히, 고강도 집속 초음파 기기의 경우 장시간 고에너지의 초음파가 일정 부위에만 집중되는 것을 방지하기 위하여 트랜스듀서를 카트리지 내부에서 이동이 가능하도록 제조한 제품 역시 개발이 되고 있다. 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0055870호에는 초음파변환기가 내장되고, 하부면 상에는 상기 초음파변환기에서 생성된 하이프 에너지가 시술부위 측으로 주사되게 하는 주사면부를 가지는 몸체; 및 상기 몸체에 장착되고, 상기 주사면부가 밀착된 상기 시술부위 측으로 하이프 에너지가 집중되도록 상기 초음파 변환기의 위치를 이동시키거나, 또는 상기 초음파변환기를 상기 주사면부를 따라 왕복 이동시키는 위치가변수단;을 포함하는 고강도 집속 초음파 구동 핸드피스가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 특허 제10-1793253호의 특허공보에는 전원을 공급받아 초음파 진동을 생성하는 초음파 트랜스듀서, 상기 초음파 트랜스듀서를 이동시키기 위한 동력을 생성하는 액추에이터, 상기 액추에이터의 동력을 상기 초음파 트랜스듀서로 전달하여 상기 초음파 트랜스듀서가 이동하도록 하는 동력 전달 어셈블리, 상기 동력 전달 어셈블리의 구동 요소가 미리 정해진 위치에 있는지 여부를 감지하는 하나 이상의 센서, 그리고 상기 하나 이상의 센서의 신호를 기초로 상기 액추에이터의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 동력 전달 어셈블리는 상기 초음파 트랜스듀서가 서로 나란한 제1 및 제2 직선 궤적을 포함하는 이동 궤적을 따라 이동하도록 상기 초음파 트랜스듀서를 이동시키도록 형성되고, 상기 동력 전달 어셈블리는 상기 액추에이터의 구동력을 전달받아 상기 이동 궤적과 동일한 궤적으로 이동하는 구동 유닛, 상기 구동 유닛의 이동을 가이드하는 가이드 유닛, 그리고 상기 초음파 트랜스듀서가 장착되며 상기 구동 유닛에 의해 구동되어 상기 이동 궤적과 동일한 궤적으로 이동하는 피구동 유닛을 포함하며, 상기 가이드 유닛은 상기 제1 및 제2 직선 궤적과 각각 나란한 방향으로 연장되는 제1 및 제2 가이드 레일을 포함하고, 상기 구동 유닛은 상기 제1 및 제2 가이드 레일과 각각 체결될 수 있는 제1 및 제2 후크를 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치가 개시되어 있다.

그러나, 전술한 문헌을 포함한 종래 트랜스듀서의 위치가 기기 내부에서 이동가능한 휴대식 초음파 발생장치는 일반적으로 본체에 구동모터가 존재하고, 상기 구동모터와 카트리지 내부의 트랜스듀서부의 연결, 특히 구동부의 연결이 불안정하게 된다. 특히, 전원이 공급되는 상태에서 트랜스듀서에는 집적화된 초음파가 발생하는데 구동부의 연결이 불완전하여 환부 또는 시술부위의 한 부분에만 집적 초음파가 주사되는 경우 화상이나 조직손상 등의 문제가 발생할 수 있고, 본체에 위치한 모터로부터 발생하는 높은 열로 인하여 제어부나 배터리의 경우 열손상의 염려가 있어 기기의 안정성을 담보할 수 없어 시술의 정밀도 및 안전성을 보장하기가 어렵다. 또한, 이로 인해 결국 시술의 불안정성 및 본체의 빠른 불량화 또는 노후화 등의 문제점이 발생한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0055870호 대한민국 특허 제10-1793253호

따라서, 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 초음파를 발생하는 트랜스듀서 및 상기 트랜스듀서의 카트리지 내 이동을 가능케 하는 구동부 모두를 카트리지 내부에 포함시켜 트랜스듀서의 이동연결 신뢰성을 높이고 기기의 안정성, 안전성 및 소형화를 달성하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안은 탈착 가능하도록 결합된 본체와 카트리지를 포함하되, 상기 카트리지는 상기 카트리지 내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터와,; 상기 제1리니어 진동모터 프레임에 결합된 제1이송자 가이드에 양단이 고정되어 지지되며 상기 진동판에 일단이 연접하고 진동판에서 발생하는 고유진동주파수에 따라 공진을 하며 상기 고유진동주파수 파장의 1/2의 배수의 길이를 갖는 제1구동축과,; 상기 제1구동축의 공진주파수를 따라 제1구동축상을 이동하며 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자와,; 상기 제1이송자의 일단에 탈착 가능한 방식으로 결합되어 하기 트랜스듀서에서 발생하는 집속 초음파의 초점거리를 조정하는 스페이스링 및 상기 스페이스링을 통해 제1이송자와 결합하며 상기 제1구동축에 수직한 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서를 포함하며,; 상기 본체는 배터리 및 상기 배터리와 카트리지 내부에서 발생한 신호를 감지하고 제어하는 제어부를 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 제1이송자의 위치파악 및 보정을 해주는 위치 감지 시스템을 더 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 제1리니어 진동모터의 이동범위가 1 내지 3cm 범위이고, 이동속도는 0.1 내지 3cm/sec. 범위인 것을 특징으로 하는 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 스페이스링에 의해 조정되는 초음파의 초점거리가 트랜스듀서로부터 1.5 내지 13mm범위가 되도록 한 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 본체와 배터리가 탈착가능한 구조로 결합되어 있는 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 제1구동축이 탄소봉인 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

본 고안의 또 다른 측면은 탈착 가능하도록 결합된 본체와 카트리지를 포함하되, 상기 카트리지는 상기 카트리지 내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터와,; 상기 제1리니어 진동모터 프레임에 결합된 제1이송자 가이드에 양단이 고정되어 지지되며 상기 진동판에 일단이 연접하고 진동판에서 발생하는 고유진동주파수에 따라 공진을 하며 상기 고유진동주파수 파장의 1/2의 배수의 길이를 갖는 제1구동축과,; 상기 제1구동축의 공진주파수를 따라 제1구동축상을 이동하며 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자와,; 상기 제1이송자의 하단에서 연장된 제2구동축과,; 하기 제2이송자에 진동을 전달하는 제2 리니어 진동모터와,; 상기 제2 리니어 진동모터에서 발생하는 진동에 의해 상기 제2구동축을 따라 상하 왕복슬라이드 운동을 하는 제2이송자 및; 제2 이송자에 부착되어 제2구동축 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서를 포함하며,; 상기 본체는 배터리 및 상기 배터리와 카트리지 내부에서 발생한 신호를 감지하고 제어하는 제어부를 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 제1이송자의 위치파악 및 보정을 해주는 위치 감지 시스템을 더 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 제1이송자의 이동범위가 1 내지 3cm 범위이고, 이동속도는 0.1 내지 3cm/sec. 범위인 것을 특징으로 하는 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 제2 리니어 진동모터에 의해 조정되는 집속 초음파의 초점거리는 트랜스듀서로부터 1.5 내지 13mm 범위가 되도록 한 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 상기 제1구동축 및 제2구동축은 모두 탄소봉인 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치를 제공한다.

본 고안에 따른 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치는 초음파를 발생하는 트랜스듀서 및 상기 트랜스듀서의 카트리지 내 이동을 가능케 하는 구동부 모두를 카트리지 내부에 포함시켜 트랜스듀서의 이동연결 신뢰성을 높이고 기기의 안정성, 안전성 및 소형화를 달성하였다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 휴대용 초음파 발생장치의 이해도
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 휴대용 초음파 발생장치 중 카트리지의 내부 구조를 설명하기 위한 부분 사시도
도 3은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 초음파 발생장치 중 구동부의 구조를 설명하기 위한 사시도

이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참고하여 본 고안을 상세히 설명한다.

본 고안의 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치는 탈착 가능하도록 결합된 본체(100)와 카트리지(300)를 포함하되, 상기 카트리지(300)는 상기 카트리지(300)내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터(340)와,; 상기 제1리니어 진동모터 프레임에 결합된 제1이송자 가이드에 양단이 고정되어 지지되며 상기 진동판에 일단이 연접하고 진동판에서 발생하는 고유진동주파수에 따라 공진을 하며 상기 고유진동주파수 파장의 1/2의 배수의 길이를 갖는 제1구동축(341)과,; 상기 제1구동축(341)의 공진주파수를 따라 제1구동축상을 이동하며 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자(360)와,; 상기 제1이송자(360)의 일단에 탈착 가능한 방식으로 결합되어 하기 트랜스듀서(310)에서 발생하는 집속 초음파의 초점거리를 조정하는 스페이스링(320) 및 상기 스페이스링(320)을 통해 제1이송자(360)와 결합하며 상기 제1구동축(341)에 수직한 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서(310)를 포함하며,; 상기 본체(100)는 배터리(200) 및 상기 배터리(200)와 카트리지(300)에서 발생한 각종 신호를 감지하고 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다. 도 1은 본 고안에 따른 휴대용 초음파 발생장치의 이해도이다. 도 1에 볼 수 있는 바와 같아, 본 고안에서 개시된 무선 고강도 집속 초음파 발생장치는 본체(100)와 카트리지(300)가 탈착가능하게 결합하여 일체형으로 보이도록 구성된 유선형의 핸드피스 장치이다. 도 1에서 개시된 무선 고강도 집속 초음파(wireless HiFU) 발생장치는 각종 의료시술을 진행할 수 있는 의료기기로 설명할 수 있다. 본 고안에서 설명된 각종 의료시술이라 함은 비침습성 페이스 리프트, 광노화 조직, 여드름, 피지선, 땀샘, 비침습적 피하지방층 제거 및 심부조직 타이트닝을 포함하여 근육근막, 분비선 등의 의료분야에 적용되는 것을 포함한다.

본 고안에 따른 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치에 있어 본체(100)는 제어시스템(미도시)과 본체와 카트리지에 전력공급을 위한 배터리(200)로 구성될 수 있다. 상기 배터리(200)는 안정적으로 전원을 공급하도록 제공되며, 배터리의 소모량 또는 잔량이 디스플레이(130) 화면에 표시된다. 본 고안에 의해 개시되는 실시예에 따르면, 제어 시스템은 본체 내부에 설치되어 있으며, 본체에 설치된 디스플레이(130)를 통해 배터리의 잔량, 초음파 강도 등을 확인하여 이를 표시하고 있으며, 펌웨어를 통하여 이동식 통신수단을 통해 카트리지(300)의 사용 횟수, 초음파의 강도 등을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 본체(100)에는 초음파의 발생 강도를 조절하는 단자(110), 전원을 공급하는 전원단자(120)와, 초음파의 발생 강도, 배터리의 양, 진행 시술횟수, 시술가능횟수 및 오류메시지 등 기기정보를 표시하는 디스플레이(130)가 전면부에 배치될 수 있으며, 후면부에는 시술자가 시술시 초음파를 발생하는 초음파 발생 스위치(140)와 배터리(200) 등이 배치될 수 있다. 측면부에는 카트리지 잠금버튼(150)과 배터리 잠금버튼(160)등이 배치될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 초음파 발생 단자(140) 또는 초음파 발생 입력 단자는 강도를 조절하는 단자(110)로부터 강도가 설정된 초음파를 시술자가 안전하게 시술할 수 있도록 조작이 편리하도록 이루어 질 수 있다. 초음파의 강도는 조절하는 단자(110)에 의하여 5단계로 구분하여 설정하였으며, 피시술자의 상황에 따라 자유롭게 시술자가 조절할 수 있다. 초음파의 강도는 디스플레이(130) 화면의 레벨게이지를 통하여 시술제자가 편리하게 강도를 인식할 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 본체(100)와 카트리지(300)는 본체에 설치된 카트리지 잠금버튼(150)에 의하여 편리하게 탈부착이 가능한 형태로 이루어질 수 있다. 카트리지 잠금버튼(150)은 본체(100) 임의의 부위에 위치할 수 있으며, 잠금버튼(150)의 형태, 개수, 위치 등은 탈부착이 편리하고 임의적 탈착이 일어나지 않는 범위내에서 용이하게 설계하여 배치하는 것이 가능하다.

본 고안의 실시예에 따르면, 본체(100)와 배터리(200)는 배터리 잠금버튼(160)에 의하여 용의하게 탈부착이 가능한 형태로 이루어질 수 있다. 일반적인 휴대용 미용기기/치료기의 경우 제조원가, 방수 방진 등의 이유로 배터리가 본체내에 내장되어 일체형으로 제작되는 경우가 일반적이다. 그런데, 본 고안과 같은 고강도 집속 초음파 발생장치의 경우 순간적으로 대량의 전류소모가 필요한 경우가 있는데, 이러한 전력특성으로 인해 배터리의 수명이 3 내지 6개월 정도 밖에 되지 않는다. 이럴 경우 배터리 교환이 요구되는데, 배터리가 본체에 내장된 경우 소비자는 제조사 또는 판매처에 본체를 들고 가 배터리 교환을 하여야만 하기 때문에 소비자는 물론 제조사에게도 배터리 교환이 불편하고 비용이 소요되는 일이 된다. 본 고안에서는 상기 본체와 배터리(팩)을 분리가능하도록 제조하여 배터리 교체에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있도록 하였다. 배터리 잠금버튼(160)의 위치 및 개수는 배터리의 탈부착이 편리하고 배터리가 임의적으로 탈착이 일어나지 않는 범위내에서 용의하게 설계하여 배치하는 것이 가능하다.

본 고안에 따른 일실시예에 따르면, 본체(100)와 카트리지(300)는 탈착가능하도록 결합된 형태이며, 본체는 초음파 발생 및 모터 구동을 위한 전력 및 전자적 제어 신호를 전달하며, 카트리지(300)는 전달된 신호를 통해 고강도 집속 초음파를 안정적으로 발생하는 기구들을 포함한다. 본체(100)와 카트리지(300)는 커넥터, 예를 들면 10 pin POGO-pin으로 연결하여 본체의 전기적인 신호를 안정적으로 카트리지로 전달하며, 카트리지(300) 내부의 정보를 본체 제어부로 전달하는 통로로서의 역할 역시 수행한다. POGO-Pin을 통해 전달되는 신호는 모터로 직접 연결되는 전원 연결부와 트랜스듀서로 연결되어 초음파 발생 강도, 초음파 발생 횟수 등 본체의 입력신호를 전달하는 연결부로 구분되는 등 다양한 신호를 전달하는 것을 포함한다.

도 2는 본 고안에 따른 휴대용 초음파 발생장치 중 카트리지의 내부 구조를 설명하기 위한 부분 단면 사시도이다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 고안에서 개시되는 실시예에 따라 카트리지는 상측케이스와 하측케이스에 의해 밀폐가 되며, 상측 케이스에는 매질을 투입할 수 있는 투입구가 구성되며, 내부에는 트랜스듀서(310), 제1리니어 진동모터(340), 제1구동축(341) 및 제1이송자(360) 등을 내장하게 된다. 카트리지의 상측케이스(380), 하측케이스(370) 및 바닥면(390)은 카트리지 내부에 위치하는 기구들을 보호함과 동시에 내부에 충진되는 유체인 매질을 완전하게 보호하여야 한다. 사용되는 매질은 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 등의 유기용제 및 물 등을 사용할 수 있으며, 이들의 적절한 혼합물 또한 사용이 가능하나 초음파의 유전계수를 일정하게 유지할 수 있는 물의 사용이 가장 바람직하다. 물을 사용할 경우 초음파의 유전계수에 영향을 주는 중금속이나 기타 물질이 배제되어 일정한 초음파의 강도를 유지할 수 있도록 하는 증류수를 사용하는 것이 바람직하다. 카트리지는 매질이 외부로 유출되지 않도록 설계되어 있으며, 자연적으로 감소하는 매질은 카트리지의 상측케이스(380)에서 추가 투입이 가능하다. 카트리지내에 매질을 투입하는 주요 목적은 트랜스듀서(310)로부터 발생한 초음파를 안정적으로 전달하는 것이다. 또한 카트리지(300) 내부에 위치하고 있는 제1리니어 진동모터(340)에서 발생하는 열과 트랜스듀서(310)으로부터 발생하는 열을 식혀주는 역할을 한다. 본 고안의 휴대용 고강도 집적 초음파 발생장치의 경우 열을 발생하는 두 가지 전기소자인 모터(340)와 트랜스듀서(310) 모두가 카트리지(300) 내부에 위치하고 냉각역할을 수행하는 매질과 함께 위치하기 때문에 열손상의 우려가 현저히 적어지게 되어 종래의 고강도 집적 초음파 발생장치와 대비시 기기 자체 및 배터리의 수명을 늘일 수 있을 뿐더러 신뢰성을 향상할 수 있다.

본 고안의 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치의 카트리지(300)는 상기 카트리지(300)내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터(340)를 포함한다. 리니어 진동모터(linear vibration motor)는 Brush, Commutator 및 Metal Bearing이 없어서 기구적 마찰이나 마모 없이 스프링의 탄성 범위 내에서 움직이며 진동하여 소음이 적고 수명이 길며 주파수와 전압 양쪽을 통하여 원하는 크기의 다양한 진동력을 얻을 수 있으며 에너지 효율이 높은 공진을 사용하는 구조로 저 전력을 소비하는 특징이 있다. 또한, 제1리니어 진동모터(340)는 입력되는 전원에 따라 진동판에서 고유주파수를 가진 진동을 발생하는데, 이러한 진동이 일어나는 진동판에 상기 고유주파수의 1/2의 배수 길이를 갖는 봉의 일측 선단부를 연접하면 봉이 진동판의 진동주파수를 따라 사인파 형태의 공진을 하게 된다. 본 고안에서는 상기 제1리니어 진동모터의 진동판에 고유주파수의 1/2의 배수 길이를 갖는 봉의 일측 선단부를 연접시켜 이를 제1구동축(341)으로 사용하여 제1이송자(360)의 축상 왕복 슬라이드운동을 수행하는 동력원으로 사용하였다. 상기 제1구동축(341)은 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며 공진을 통해 이송자의 이동을 원활하게 할 수 있는 것이면 족하고, 그 종류는 탄소봉인 것이 바람직하다. 일반적인 AC/DC방식의 회전모터가 회전운동을 통해 구동력을 전달하는 것에 비해, 본 고안의 구동기구는 제1리니어 진동모터로부터 전달된 제1구동축(341)의 진동이 구동원으로 작용하기 때문에 본 고안과 같이 왕복직선운동을 필요로 하는 구조에 적합하며, 회전운동을 직선운동으로 변환하는 캠을 필요로 하는 일반적인 회전모터에 비해 캠 등이 필요가 없어 카트리지(300) 내부 구조 역시 매우 간단한 구조로 제작할 수 있어 고장의 염려를 줄일 수 있고 제품의 소형화에도 유리하며, 에너지 효율 역시 높일 수 있다. 상기 제1리니어 진동모터(340)의 구조나 구동방식 등은 특별히 제한되는 것은 아니며, 본 고안의 카트리지(300)의 소형화 및 제1이송자(360) 및 트랜스듀서(310)의 이동거리 및 모터에 걸리는 부하 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있을 것이다. 또한, 본 고안의 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치는 카트리지(300) 내부에 상기 제1구동축(341)상에 탄성적으로 지지되어 슬라이드 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자(360)를 포함한다. 상기 제1이송자(360)는 제1구동축(341)을 적절한 힘으로 지지하여 구동력이 전달되지 않을 경우 중력이나 외부의 충격 등에 쉽게 움직이지는 않으나 제1구동축(341)에 진동이 전달되는 경우에는 진동파를 따라 왕복 슬라이드 운동이 가능한 정도의 힘으로 탄성적으로 지지되어 있으면 되며 그 형태나 구조는 특별히 제한되는 것은 아니다. 본 고안에 따른 제1리니어 진동모터(340) 및 제1이송자(360)의 직선운동의 범위는 1 내지 3cm 범위이고, 이동속도는 0.1 내지 3cm/sec. 범위인 것이 바람직하다. 상기 제1이송자의 이동범위는 제1구동축(341)의 길이(1~100mm)의 범위로 설정할 수 있으며, 카트리지의 소형화 및 환부 부위의 크기를 고려하면 10~30mm 범위인 것이 바람직하다. 또한, 이동속도 역시 집속 초음파의 에너지에 따라 조직손상을 최소화하면서 치료효과를 극대화하는 범위에서 적절히 선택할 수 있으며, 이는 제1리니어 진동모터의 진동주파수를 조절하여 달성할 수 있다. 본 고안에서는 상기 제1이송자의 이동속도는 0.1 내지 3cm/sec. 범위인 것이 바람직하다. 상기 제1구동축(341)에 탄성적으로 지지되어 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자(360)가 왕복 슬라이드운동을 진행하는 동안 발생할 수 있는 흔들림을 방지하기 위하여, 제1이송자 가이드(330)를 설치할 수 있으며, 시술 시 모터 및 구동축의 빠른 진동으로 발생할 수 있는 시술의 불안정성을 제어하기 위하여 카트리지 본체에 고정되도록 한 구조를 포함할 수 있다. 제1리니어 진동모터(340)와 제1리니어 진동모터 프레임(350)은 상호 고정되도록 하여 시술의 안전성을 최대한 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

본 고안의 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치에 있어 상기 카트리지(300)는 상기 제1이송자의 위치파악 및 보정을 해주는 위치 감지 시스템을 더 포함할 수 있다. 제1구동축(341)과 제1이송자의 결합에 문제가 있어 제1이송자(360)의 이동에 문제가 발생할 경우 트랜스듀서(310)에서 발생한 집속 초음파가 피부조직을 상하게할 염려가 있기 때문에 제1이송자(360)의 위치를 파악하는 센서를 구비하는 것이 안전에 더 유용할 수 있다. 상기 위치감지 시스템은 제1이송자(360)에 자석을 설치하고 제1리니어 진동모터 프레임(350)에 다수의 센서를 배치하는 방식으로 설치할 수 있다. 모터 프레임에 설치된 센서에 의하여 제1이송자의 직선왕복 슬라이드운동이 일정하게 일어나도록 조절하고, 또한 설치된 센서에 의해서 일정한 간격으로 초음파가 발생되도록 조절할 수 있다. 센서는 1~10개 정도를 설치할 수 있으나 3~5개를 설치하는 것이 바람직하다.

본 고안의 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치에 있어 상기 카트리지(300)는 상기 제1이송자의 일단에 탈착 가능한 방식으로 결합되어 하기 트랜스듀서에서 발생하는 집속 초음파의 초점거리를 조정하는 스페이스링(320)을 포함한다. 트랜스듀서(310)에서 발생하는 초음파의 초점길이가 고정되어 있기 때문에 트랜스듀서(310)의 상단에 스페이스 링(320)을 설치하여 트랜스듀서(310)의 높이를 조절하는 방식으로 원하는 시술깊이를 조정할 수 있다. 상기 스페이스 링(320)의 두께는 상기 스페이스링에 의해 조정되는 집속 초음파의 초점거리가 트랜스듀서로부터 1.5 내지 13mm 범위가 되도록 조절할 수 있는 것이 바람직하며, 상기 스페이스링의 두께는 0.1~3.0mm의 범위에서 가능하나 바람직하기로는 1.0~2.0mm의 범위에서 설정하는 것이다.

본 고안의 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치에 있어서 상기 카트리지(300)는 상기 스페이스링(320)을 통해 제1이송자(360)와 결합하며 상기 제1구동축(341)에 수직한 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서(310)를 포함한다. 본 고안에서 개시되는 실시 예에 따르면, 트랜스듀서(310)는 초음파를 발생하는 부분으로 트랜스듀서의 소자는 일정한 두께를 가지는 것을 특징으로 한다. 본 고안에서는 1~10MHz, 바람직하게는 2~7MHz의 주파수를 발생하는 것을 목적으로 하는 두께를 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 트랜스듀서의 형태, 작동원리 등과 관련한 상세한 사항은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 모두 잘 알 수 있는 것으로 본 명세서에서 더 이상의 상세한 설명은 하지 않기로 한다.

또한, 도 3은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 초음파 발생장치 중 카트리지의 내부 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 고안에 따른 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치의 다른 양태는 탈착 가능하도록 결합된 본체와 카트리지를 포함하되, 상기 카트리지(300)는 상기 카트리지(300)내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임(350)에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터(340)와,; 상기 제1리니어 진동모터 프레임(350)에 결합된 제1이송자 가이드에 양단이 고정되어 지지되며 상기 진동판에 일단이 연접하고 진동판에서 발생하는 고유진동주파수에 따라 공진을 하며 상기 고유진동주파수 파장의 1/2의 배수의 길이를 갖는 제1구동축(341)과,; 상기 제1구동축(341)의 공진주파수를 따라 제1구동축상을 이동하며 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자(360)와,; 상기 제1이송자(360)의 하단에서 연장된 제2구동축(420)과,; 하기 제2이송자(460)에 진동을 전달하는 제2 리니어 진동모터(410)와,; 상기 제2 리니어 진동모터(410)에서 발생하는 진동에 의해 상기 제2구동축(420)을 따라 상하 왕복슬라이드 운동을 하는 제2이송자(460) 및; 제2 이송자(460)에 부착되어 제2구동축(420) 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서(310)를 포함하며,; 상기 본체는 배터리 및 상기 배터리와 카트리지 내부에서 발생한 신호를 감지하고 제어하는 제어부를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

전술한 본 고안의 일실시예에서는 트랜스듀서(310)의 초점거리 조절을 스페이스링을 이용하여 수행하였는데 비해, 본 고안의 또 다른 실시예에서는 상기 트랜스듀서(310)의 초점거리 조절에 제2리니어 진동모터(410)를 이용하여 비공진식으로 트랜스듀서(310)의 위치를 상하로 이동시켜 수행하도록 하였다. 제1리니어 진동모터(340)의 경우 진동파를 제1구동축(341)에 공진시켜 제1구동축(341)에 부착된 제1이송자(360)의 좌우 위치를 변위하는데 비해, 제2리니어 진동모터(410)의 경우 제2구동축(420)상에서 자체적으로 발생한 진동파 자체가 제2이송자(460)의 상하 왕복운동을 가능케 하여 결과적으로 제2이송자(460)에 고정된 트랜스듀서(310)의 변위를 유도하게 되며 트랜서듀서(310)에서 발생한 초음파의 초점거리를 변화시킬 수 있도록 하였다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100: 본체 110:초음파 강도 조절단자
120:전원 단자 130:디스플레이
140:초음파 발생 스위치 150:카트리지 잠금버튼
160:배터리 잠금버튼 200:배터리
300:카트리지 310:트랜스듀서
320:스페이스링 330:제1이송자 가이드
340:제1리니어 진동모터 341:제1구동축
350:제1리니어 진동모터 프레임
360:제1이송자 380:상측케이스
370:하측케이스 390:바닥면
410:제2리니어 진동모터 420: 제2구동축
460:제2이송자

Claims (11)

1. 탈착 가능하도록 결합된 본체와 카트리지를 포함하되,
   상기 카트리지는 상기 카트리지 내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터(340)와,; 상기 제1리니어 진동모터 프레임에 결합된 제1이송자 가이드에 양단이 고정되어 지지되며 상기 진동판에 일단이 연접하고 진동판에서 발생하는 고유진동주파수에 따라 공진을 하며 상기 고유진동주파수 파장의 1/2의 배수의 길이를 갖는 제1구동축과,; 상기 제1구동축에 부착되어 구동축의 공진주파수를 따라 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자와,; 상기 제1이송자의 일단에 탈착 가능한 방식으로 결합되어 하기 트랜스듀서에서 발생하는 집속 초음파의 초점거리를 조정하는 스페이스링 및 상기 스페이스링을 통해 제1이송자와 결합하며 상기 제1구동축에 수직한 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서를 포함하며,;
   상기 본체는 배터리 및 상기 배터리와 카트리지 내부에서 발생한 신호를 감지하고 제어하는 제어부를 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1이송자의 위치파악 및 보정을 해주는 위치 감지 시스템을 더 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1이송자의 이동범위는 1 내지 3cm 범위이고, 이동속도는 0.1 내지 3cm/sec. 범위인 것을 특징으로 하는 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스페이스링에 의해 조정되는 집속 초음파의 초점거리는 트랜스듀서로부터 1.5 내지 13mm 범위가 되도록 한 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 본체와 배터리는 탈착가능한 구조로 결합되어 있는 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제1구동축은 탄소봉인 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
7. 탈착 가능하도록 결합된 본체와 카트리지를 포함하되,
   상기 카트리지는 상기 카트리지 내부에서 연장된 제1리니어 진동모터 프레임에 고정되어 지지되며 고유진동을 발생하는 진동판을 구비한 제1리니어 진동모터와,; 상기 제1리니어 진동모터 프레임에 결합된 제1이송자 가이드에 양단이 고정되어 지지되며 상기 진동판에 일단이 연접하고 진동판에서 발생하는 고유진동주파수에 따라 공진을 하며 상기 고유진동주파수 파장의 1/2의 배수의 길이를 갖는 제1구동축과,; 상기 제1구동축의 공진주파수를 따라 제1구동축상을 이동하며 왕복 슬라이드운동을 하는 제1이송자와,; 상기 제1이송자의 하단에서 연장된 제2구동축과,; 하기 제2이송자에 진동을 전달하는 제2 리니어 진동모터와,; 상기 제2 리니어 진동모터에서 발생하는 진동에 의해 상기 제2구동축을 따라 상하 왕복슬라이드 운동을 하는 제2이송자 및; 제2 이송자에 부착되어 제2구동축 방향으로 초음파를 발생하는 트랜스듀서를 포함하며,;
   상기 본체는 배터리 및 상기 배터리와 카트리지 내부에서 발생한 신호를 감지하고 제어하는 제어부를 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1이송자의 위치파악 및 보정을 해주는 위치 감지 시스템을 더 포함한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1이송자의 이동범위는 1 내지 3cm 범위이고, 이동속도는 0.1 내지 3cm/sec. 범위인 것을 특징으로 하는 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 리니어 진동모터에 의해 조정되는 집속 초음파의 초점거리는 트랜스듀서로부터 1.5 내지 13mm 범위가 되도록 한 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.
11. 제7항에 있어서,
    상기 제1구동축 및 제2구동축은 모두 탄소봉인 것을 특징으로 한 휴대용 고강도 집속 초음파 발생장치.

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