KR20190036876A

KR20190036876A - 집속 초음파 장치

Info

Publication number: KR20190036876A
Application number: KR1020170126315A
Authority: KR
Inventors: 조성찬
Original assignee: 조성찬
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-04-05
Also published as: KR102039594B1; EP3673957A4; EP3673957A1; US20200261747A1; WO2019066117A1

Abstract

집속 초음파 장치는 초음파를 생성하기 위한 압전 소자를 구비하는 초음파 트랜스듀서, 상기 초음파 트랜스듀서가 설치되는 하우징, 그리고 상기 초음파 트랜스듀서에 의해 생성된 상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 촬영할 수 있도록 구성되는 카메라 모듈을 포함한다.

Description

집속 초음파 장치{Focused ultrasound device}

본 발명은 초음파를 생성하여 집속시킬 수 있도록 구성된 집속 초음파 장치에 관한 것이다.

집속 초음파 장치는 초음파를 생성하여 집속시키는 장치로서 치료 효과를 위해 널리 사용되고 있다. 집속 초음파 장치에 의해 생성된 집속 초음파를 인체에 조사하여 치료 효과를 얻을 수 있으며, 압전 소자에서 발생된 초음파는 인체 내부에서 집속되고 이때 집속점에서 발생하는 열에 의해 원하는 치료 효과를 달성할 수 있다.

일반적으로 집속 초음파 장치는 초음파를 생성하는 압전 소자, 그리고 압전 소자를 둘러싸는 하우징을 포함하며, 압전 소자가 배치되는 하우징 내의 공간은 초음파의 전달을 위한 초음파 전달 매질(예를 들어, 물)로 채워진다. 이때, 인체와 접촉되어 압전 소자에서 발생한 초음파가 전달 매질을 거쳐 통과하는 부분은 초음파가 통과할 수 있는 얇은 필름으로 구성된다.

이러한 집속 초음파 장치를 이용하여 인체에 초음파를 조사하기 위해서는 초음파가 원하는 시술 위치에 정확히 조사되도록 하여야 하는데, 집속 초음파 장치의 하우징이 초음파가 전달되는 부위를 가리게 되어 종래에는 사용자의 경험이나 감각에 의해 시술 위치가 조정되었다. 그로 인해 정확한 위치에 초음파를 조사하기 어려운 문제가 있었다.

시술 위치를 정확하게 조절하기 위해 진단용 초음파 이미지 프로브를 부착한 집속 초음파 장치가 소개되었으나, 진단용 초음파 이미지 프로브는 피부 조직의 단면 상태를 초음파 이미지로 확인할 수 있기 때문에 정확한 시술 위치를 확인할 수 없다. 특히 시술 위치가 아주 민감한 부위(눈 밑, 특정한 점 부위 등)이거나, 눈으로 볼 수 없는 인체 내부(목구멍, 질 등) 체강 내에 삽입되어 시술되어야 하는 경우에는 정확한 시술 위치를 확인하지 못하는 문제를 야기한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0080892호(공개일: 2016년07월08일) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0055734호(공개일: 2017년05월22일)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 집속 초음파 치료 시에 초음파의 집속 위치를 시각적으로 나타내어 원하는 정확한 위치에 초음파가 조사될 수 있도록 하는 집속 초음파 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 초음파를 생성하기 위한 압전 소자를 구비하는 초음파 트랜스듀서, 상기 초음파 트랜스듀서가 설치되는 하우징, 그리고 상기 초음파 트랜스듀서에 의해 생성된 상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 촬영할 수 있도록 구성되는 카메라 모듈을 포함한다.

상기 카메라 모듈은 상기 하우징의 내부 또는 상기 하우징에 배치될 수 있다.

상기 카메라 모듈은 상기 압전 소자의 내부에 배치될 수 있다.

상기 카메라 모듈은 상기 압전 소자의 중심부에 배치될 수 있다.

상기 카메라 모듈은 상기 압전 소자의 외부에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 상기 카메라 모듈의 영상 촬영 영역을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 조명 모듈은 상기 하우지의 내부 또는 상기 하우징에 배치될 수 있다.

상기 조명 모듈은 상기 카메라 모듈의 가장자리에 인접하도록 배치될 수 있다.

상기 조명 모듈은 상기 압전 소자의 가장자리 외측에 배치될 수 있다.

상기 초음파 트랜스듀서에는 상기 카메라 모듈의 설치를 위한 관통홀이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 상기 관통홀을 밀봉하는 상태로 상기 관통홀에 삽입되는 튜브 부재를 더 포함할 수 있고, 상기 카메라 모듈은 상기 튜브 부재 내에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 상기 카메라 모듈의 영상 촬영 영역을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 조명 모듈은 상기 카메라 모듈과 함께 상기 튜브 부재 내에 배치될 수 있다.

상기 튜브 부재의 전면 부부은 투명 재질로 형성되고 후면 부분은 밀폐 가능도록 구성될 수 있다.

상기 하우징은 상기 초음파가 통과하는 개방부, 그리고 상기 개방부에 덮는 초음파 투과 필름을 구비할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 상기 하우징 내에 설치되며 상기 카메라 모듈의 영상 촬영 영역을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 초음파 투과 필름을 통하여 영상을 촬영하도록 배열되고 상기 조명 모듈은 상기 초음파 투과 필름을 통하여 조명을 할 수 있도록 배열될 수 있으며, 상기 초음파 투과 필름은 상기 카메라 모듈에 의한 촬영 및 상기 조명 모듈에 의한 조명이 가능하도록 투명 또는 부분적으로 투명한 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 상기 하우징에 체결 및 분리가 가능하도록 구성되는 지지대를 더 포함할 수 있고, 상기 카메라 모듈은 상기 지지대에 설치될 수 있다.

상기 하우징에는 상기 지지대의 삽입을 위한 삽입 구멍이 구비될 수 있고, 상기 지지대는 상기 삽입 구멍에 삽입되는 상기 하우징에 체결될 수 있다.

상기 카메라 모듈은 복수 개로 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 조명 모듈은 상기 카메라 모듈과 함께 상기 지지대에 설치될 수 있다.

상기 조명 모듈은 복수 개로 구비될 수 있다.

상기 카메라 모듈은 상기 하우징에 설치될 수 있고, 상기 초음파 트랜스듀서는 상기 하우징과의 분리 및 체결이 가능하도록 구성되는 초음파 트랜스듀서 모듈의 일부로 구성될 수 있다.

상기 초음파 트랜스듀서 모듈은 상기 초음파 트랜스듀서를 지지하며 상기 하우징에 체결 가능하도록 구성되는 지지 구조물, 상기 지지 구조물과 상기 초음파 트랜스듀서를 관통하여 설치되는 중공 파이프, 그리고 상기 중공 파이프의 선단에 체결되는 투명 커버를 포함할 수 있다. 상기 초음파 트랜스듀서 모듈이 상기 하우징에 체결된 상태에서 상기 카메라 모듈의 선단부가 상기 중공 파이프에 삽입되는 상태로 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈은 상기 초음파 트랜스듀서를 지지하며 상기 하우징에 체결 가능하도록 구성되는 지지 구조물, 상기 지지 구조물과 상기 초음파 트랜스듀서를 관통하는 관통홀, 상기 초음파 트랜스듀서의 관통홀에 체결되는 투명 커버를 포함한다. 상기 초음파 트랜스듀서 모듈이 상기 하우징에 체결된 상태에서 상기 카메라 모듈이 투명 커버 방향으로 상기 관통홀에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시에에 따르면, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈은 상기 초음파 트랜스듀서를 지지하며 상기 하우징에 체결 가능하도록 구성되는 지지 구조물, 상기 지지 구조물과 상기 초음파 트랜스듀서를 관통하여 설치되는 중공 파이프, 그리고 상기 중공 파이프의 선단에 체결되는 투명 커버를 포함한다. 상기 초음파 트랜스듀서 모듈이 상기 하우징에 체결된 상태에서 상기 카메라 모듈이 투명 커버 방향으로 상기 중공 파이프에 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 조명 모듈은 상기 카메라 모듈과 함께 상기 중공 파이프 또는 상기 관통홀에 삽입될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 초음파를 생성하기 위한 압전 소자를 구비하는 초음파 트랜스듀서, 상기 초음파 트랜스듀서가 설치되는 하우징, 상기 초음파 트랜스듀서에 의해 생성된 상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 촬영할 수 있도록 구성되는 카메라 모듈, 그리고 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 인체 표면 영상을 표시하는 영상 표시 모듈을 포함한다. 상기 영상 표시 모듈은 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 인체 표면 영상 상에 초음파 조사 정보를 표시하도록 구성된다.

상기 초음파 조사 정보는 상기 인체 표면을 투과하는 초음파의 투과 영역, 인체 조직 내에 형성되는 초음파 집속 초점 위치, 상기 인체 표면에서 초음파 집속 초점까지의 깊이, 상기 초음파 트랜스듀서가 이동하는 경우 이동하면서 초음파가 투과될 수 있는 전체 영역, 상기 초음파 트랜스듀서의 이동에 의해 인체 조직 내에 형성될 초음파의 집속 초점 위치가 놓일 수 있는 전체 영역, 집속 초점의 전체 길이, 그리고 집속 초점 사이의 간격 중 하나 이상을 포함한다.

상기 하우징은 상기 초음파가 통과하는 개방부, 그리고 상기 개방부에 덮는 초음파 투과 필름을 구비할 수 있으며, 상기 초음파의 투과 영역은 상기 초음파 트랜스듀서에 의해 생성된 초음파가 상기 초음파 투과 필름을 통과하는 영역에 대응하도록 표시될 수 있다.

상기 초음파 트랜스듀서는 교체 가능한 복수의 카트리지 형태로 구성될 수 있으며, 상기 초음파 조사 정보는 상기 초음파 트랜스듀서의 초음파 집속 형태를 기초로 산출될 수 있다.

상기 초음파 트랜스듀서는 상기 하우징 내에서 이동, 회전 또는 틸팅 가능하게 설치될 수 있으며, 상기 영상 표시 모듈은 상기 초음파 트랜스듀서의 이동, 회전 또는 틸팅에 따라 변화되는 상기 초음파의 조사 특성에 따른 상기 초음파 조사 정보를 가변적으로 표시하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 카메라 모듈에 의해 촬영된 영상이 이미지 표시 모듈에 표시되도록 함으로써 초음파 치료를 위한 시술 중 초음파가 조사되는 인체 조직의 표면 영상을 확인할 수 있기 때문에, 원하는 정확한 지점에 초음파가 조사되도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치의 한 예를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치의 카메라 모듈과 조명 모듈의 배치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집속 초음파 장치의 카메라 모듈과 조명 모듈의 배치를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집속 초음파 장치의 카메라 모듈과 조명 모듈의 배치를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집속 초음파 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 집속 초음파 장치의 다른 단면도이다.
도 7은 도 5의 집속 초음파 장치의 저면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집속 초음파 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9은 도 8의 집속 초음파 장치의 저면도이다.
도 10은 도 8의 집속 초음파 장치에서 초음파 트랜스듀서 모듈이 분리된 상태를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치의 영상 표시 모듈에 의해 촬영된 영상 상의 초음파 집속 위치의 표시를 예시적으로 보여준다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치의 카메라 모듈에 의해 촬영된 영상 상에 초음파의 조사 정보를 표시하는 예를 보여준다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치는 치료 목적으로 사용될 수 있는 집속 초음파를 생성하는 장치이다. 도 1을 참조하면, 집속 초음파 장치(100)는 초음파를 생성하는 초음파 트랜스듀서(10)를 포함하며, 초음파 트랜스듀서(10)는 하우징(101) 내에 설치될 수 있다.

하우징(101)은 초음파 트랜스듀서(10)가 배치되는 설치 공간(S)을 형성할 수 있으며, 설치 공간(S)은 초음파 전달 매질(예를 들어, 물)(W)로 채워질 수 있다. 초음파 트랜스듀서(10)에서 생성된 초음파는 초음파 전달 매질(W)을 통과하여 진행하고 하우징(101)의 외부에서 인체와 밀착되어 인체 표면을 통과하여 집속될 수 있다. 이를 위해, 하우징(101)은 초음파가 진행하는 부분이 개방되는 형상을 갖도록 구성될 수 있고, 개방된 부분에는 초음파가 통과할 수 있는 초음파 투과 필름(103)이 구비될 수 있다. 초음파 투과 필름(103)은 내부의 초음파 전달 매질(W)을 밀봉하는 한편 초음파를 통과시킬 수 있도록 합성수지 재질로 얇은 필름의 형태로 형성될 수 있다. 이때, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 초음파 투과 필름(103)이 인체 조직의 표면에 밀착된 상태에서 초음파 시술이 이루어진다. 도면에는 구체적으로 도시되지 않았으나, 하우징(101)은 시술자가 손으로 잡을 수 있도록 형성될 수 있고 또한 선단부가 목이나 질과 같은 신체 내부로 삽입될 수 있는 형태로 형성될 수도 있다.

초음파 트랜스듀서(10)는 하우징(101) 내에서 위치 이동이 가능하게 설치될 수 있으며, 이를 위해 초음파 트랜스듀서(10)를 이동시키기 위한 구동 유닛(105)이 구비될 수 있다. 도면에는 명시되지 않았으나, 구동 유닛(105)은 구동력을 제공하기 위한 모터를 포함할 수 있다. 이때, 초음파 트랜스듀서(10)는 지지 역할을 하는 지지 부재(15)를 구비할 수 있으며, 지지 부재(15)는 연결 부재(30)를 통해 구동 유닛(105)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 초음파 트랜스듀서(10)는 횡 방향(도 1에서 좌우 방향) 및 종 방향(도 1에서 상하 방향) 중 하나 이상으로 이동 가능하도록 하우징(101) 내에 설치될 수 있고, 틸팅(도 1에서 좌우 회전) 가능하도록 설치될 수도 있다. 예를 들어, 구동 유닛(105)의 이동 부재(107)가 횡 방향으로 이동함으로써 이에 연결된 연결 부재(30) 및 초음파 트랜스듀서(10)가 횡 방향으로 이동될 수 있도록 구성될 수 있으며, 연결 부재(30)가 종 방향으로 이동될 수 있도록 구성될 수 있다. 그리고 초음파 트랜스듀서(10)의 틸팅 거동을 위해 연결 부재(30)가 틸팅 가능하도록 구성될 수도 있다. 이러한 초음파 트랜스듀서(10)의 이동 구조는 모터, 리니어 모터, 기어, 각종 동력 전달 부재 등에 의해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 구성할 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

초음파 트랜스듀서(10)가 횡 방향으로 이동하는 경우 인체 조직 내부에 형성되는 초음파 집속 초점이 인체 조직 표면에서 대략 일정한 깊이를 가지면서 도 1에서 횡 방향으로 이동되고, 초음파 트랜스듀서(10)가 종 방향으로 이동하는 경우 인체 조직 내부에 형성되는 초음파 집속 초점이 인체 조직 표면에서의 깊이가 변하면서 도 1에서 상하 방향으로 이동된다. 또한 초음파 트랜스듀서(10)가 틸팅되는 경우 인체 조직 내부에 형성되는 초음파 집속 초점이 인체 조직 표면에서 횡방향으로 이동하면서 깊이가 변하게 된다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 초음파 트랜스듀서는 직선 이동뿐만 아니라 회전이나 틸팅 거동이 가능하도록 설치될 수도 있다.

한편, 도면에는 초음파 트랜스듀서(10)가 이동 가능한 구조가 예시적으로 도시되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 초음파 트랜스듀서가 정해진 위치에 고정되도록 설치될 수 있다.

다른 한편, 초음파 트랜스듀서(10)와 이를 지지하는 하우징을 교체 가능한 복수의 카트리지 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 각 카트리지는 서로 다른 초음파 집속 특성을 가지는 초음파 트랜스듀서가 포함된 하우징을 각각 포함할 수 있고, 필요에 따라 적절한 초음파 트랜스듀서 카트리지가 결합된 하우징을 이용하여 집속 초음파 시술을 할 수 있다.

초음파 트랜스듀서(10)는 압전 소자(11), 그리고 압전 소자(11)의 양 면에 각각 형성되는 제1 및 제2 전극(12, 13)을 포함할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 압전 소자(11)와 그 양면에 형성되는 제1 및 제2 전극(12, 13)은 지지 부재(15)에 고정될 수 있다. 압전 소자(11)는 세라믹, 복합 압전 물질 등 전기 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있으며, 제1 전극(12) 및 제2 전극(13)은 전기 전도성이 양호한 금속 재질로 형성될 수 있다. 도 1을 참조하면, 제1 및 제2 전극(12, 13)은 압전 소자(11)의 양 면에 각각 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 제1 및 제2 전극(12, 13)은 케이블에 의해 펄스 파워 생성기(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 펄스 파워 생성기에 의해 생성된 펄스 전원이 케이블을 통해 제1 및 제2 전극(12, 13)에 인가됨으로써, 압전 소자(11)가 초음파 진동을 하게 되고 그에 의해 초음파가 생성된다.

압전 소자(11)는 전방(도 1에서 아래 방향)으로 일정 거리 이격된 지점 또는 영역에 초음파를 집속할 수 있도록 포물선 곡면, 구면, 또는 실린더(원통) 곡면 형태 등으로 이루어질 수 있다. 즉, 압전 소자(11)의 형태는 도면에 도시된 것에 한정되지 않고 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치(100)는 카메라 모듈(30)을 포함한다. 카메라 모듈(30)은 초음파 트랜스듀서(10)에 의해 생성된 초음파가 조사되는 인체 조직의 표면을 촬영(도 1에서 아래 방향으로 촬영)할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 카메라 모듈(30)은 영상을 촬영할 수 있는 디지털 카메라 또는 이미지 소자(CCD, CMOS 등)일 수 있다. 또한 카메라 모듈(30)은 촬영 범위에 따라 다양한 종류의 카메라 렌즈를 포함할 수 있다.

또한 카메라 모듈(30)은 초음파 전달 매질 내에 위치할 수 있기 때문에 자체적인 밀폐 구조로 구성되거나 밀폐 구조물 내에 배치될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 카메라 모듈(30)은 초음파 트랜스듀서(10)에 설치되는 튜브 부재(50) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 초음파 트랜스듀서(10)에 관통홀(14)이 형성되고, 튜브 부재(50)가 이 관통홀(14)에 삽입되어 설치될 수 있다. 이때, 튜브 부재(50)는 초음파 트랜스듀서(10)의 전면과 후면이 초음파 전달 매질(W)에 의해 전기적으로 연결되지 않도록 관통홀(14)을 밀봉하도록 설치된다. 튜브 부재(50)의 내부에 공간을 형성할 수 있으며, 카메라 모듈(30)은 튜브 부재(50) 내의 공간에 배치될 수 있다. 튜브 부재(50)의 전면 부분은 투명 재질로 형성될 수 있고 후면 부분은 밀폐 구조로 형성될 수 있다. 이에 의해 카메라 모듈(30) 및 조명 모듈(40)의 방수를 위한 구조가 별도로 구비될 필요가 없다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치(100)는 카메라 모듈(30)의 촬영 영역을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈(40)를 포함할 수 있다. 조명 모듈(40)은 빛을 발산할 수 있는 임의의 램프로 구현될 수 있으며, 예를 들어 LED 램프로 구현될 수 있다. 조명 모듈(40)에 의해 조명이 이루어진다. 실제 시술 시 집속 초음파 장치를 인체 표면에 밀착시킴으로써 실제 초음파가 조사되는 부위에는 빛이 차단되기 때문에 별도의 조명 모듈이 필요하고, 특히 빛이 없는 인체 내부의 공간에서 카메라 모듈(30)에 의한 촬영이 이루어지기 위해서는 조명 모듈(40)이 필수적이다.

이때, 도 2를 참조하면, 조명 모듈(40)은 카메라 모듈(30)과 함께 튜브 부재(50) 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 튜브 부재(50)는 조명 및 영상 촬영이 가능하도록 투명하거나 빛 감소가 적은 소재로 형성될 수 있다.

카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)이 튜브 부재(50) 내부에 배치될 경우 튜브 부재(50) 전면은 투명한 부재로 막고, 투명 부재(50) 후면을 밀폐하면, 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)을 별도의 밀폐 구조로 구성하지 않더라도 하우징(101) 내부의 전달 매질이 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)에 침입하지 못하게 하는 장점이 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 조명 모듈은 카메라 모듈과 일체형으로 구성될 수도 있다.

도 2는 압전 소자(11), 카메라 모듈(30), 그리고 조명 모듈(40)의 배치를 보여주는 도면(즉, 도 1에서 아래 방향으로 바라본 도면)이다. 즉, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 카메라 모듈(30)은 압전 소자(11)의 중심부에 배치될 수 있으며, 이때 조명 모듈(40)은 카메라 모듈(30)의 가장자리에 인접하게 배치될 수 있다. 이러한 배치에 의해, 압전 소자(11)에서 발생된 초음파가 진행하는 초음파의 중심부에서 영상 촬영이 이루어질 수 있고 촬영되는 영역에 대한 효과적인 조명이 가능해진다.

한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(130)과 조명 모듈(140)의 배치를 보여준다. 카메라 모듈(130)은 압전 소자(11)의 중심부에 배치되고, 조명 모듈(140)은 압전 소자(11)의 가장자리의 외측에 배치된다. 한편, 다른 실시예에서는 카메라 모듈이 압전 소자의 중심부에서 벗어난 지점에 위치될 수도 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(230)과 조명 모듈(240)의 배치를 보여준다. 본 실시예에서는 카메라 모듈(230)이 압전 소자(11)의 외부에 배치되며, 조명 모듈(140) 또한 압전 소자(11)의 가장자리의 외측에 배치된다.

본 발명의 다른 실시예들에서는 카메라 모듈과 조명 모듈의 위치가 다양하게 변경될 수 있다. 한 예에서는, 카메라 모듈이 압전 소자의 외부에 배치되고 조명 모듈은 압전 소자의 중심부에 배치될 수 있다. 또한 다른 예에서는, 카메라 모듈이 압전 소자의 중심부 또는 중심부에서 벗어난 내부에 배치되고 조명 모듈은 압전 소자의 외부에 위치하는 상태로 하우징의 내부에 배치될 수 있다. 또한 다른 예에서는 카메라 모듈과 조명 모듈이 압전 소자에 배치되지 않고 하우징 내부에 배치될수 있다. 또한 다른 예에서는 카메라 모듈과 조명 모듈이 하우징에 배치되지 않고 하우징의 외부에 배치될 수도 있다.

초음파가 투과하는 하우징(101)의 개방부에 구비되는 초음파 투과 필름(103)은 조명 및 카메라 촬영을 위해 투명하거나 빛 감소가 적은 소재로 형성될 수 있다.

한편, 위에서 설명된 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)은 하나로 구비될 수도 있고 복수 개로 구비될 수도 있다. 복수 개로 구비되는 경우 촬영 및 조명 효율을 높일 수 있다. 또한, 카메라 모듈(30) 및 조명 모듈(40)의 위치는 위에서 설명된 것에 한정되지 않고 하우징(101) 내부 또는 하우징(101) 상의 임의의 지점에 배치될 수도 있다.

이하에서, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈과 조명 모듈의 장착 구조에 대해 설명한다.

본 실시예에 따르면, 카메라 모듈(30)이 별도의 지지대(1000)에 장착된다. 지지대(1000)는 하우징(1001)과는 별도의 부재이며 하우징(1001)에 분리될 수 있는 구조를 갖는다. 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(1001)에 삽입 구멍(1002)이 구비되고, 지지대(1000)가 삽입 구멍(1002)에 삽입될 수 있도록 구성된다. 이때, 조명을 위한 조명 모듈(40)이 카메라 모듈(30)과 함께 지지대(1000)에 설치될 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 조명 모듈과 카메라 모듈이 별도의 지지대에 각각 설치될 수 있고, 이들 지지대로 별도로 하우징에 결합 가능하도록 구성될 수도 있다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 지지대(1000)가 하우징(1001)에 결합되면, 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)이 촬영이 필요한 시술 부위를 향할 수 있도록 배치될 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈은(30)이 초음파 트랜스듀서(10)에 의해 생성된 초음파가 진행하는 방향을 촬영할 수 있도록 배치되며, 조명 모듈(40)은 촬영 부위를 조명할 수 있도록 배치된다. 이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(1001)은 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)이 향하는 부분에 개구가 형성될 수 있으며, 이 개구를 통해 촬영 및 조명이 이루어질 수 있다. 이때, 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)이 향하는 곳에 위치하는 부재들은 촬영 및 조명이 가능하도록 투명한 재질로 형성될 수 있으며, 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)은 투명한 부재, 초음파 전달 매질, 초음파 필름(103)을 통하여 초음파가 투과되는 신체 표면을 촬영하고 조명한다.

본 실시예에서는 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)이 하우징(1001)에 장착되는 것이 아니라 하우징(1001)과의 분리 및 결합이 가능한 외부의 지지대(1000)에 설치되기 때문에, 초음파 트랜스듀서(10)의 파손, 하우징의 고장이나 결함 등으로 하우징(1001)이나 초음파 트랜스듀서(10)를 교체해야 하는 경우에도 카메라 모듈(30)과 조명 모듈(40)을 함께 교체하지 않아도 된다. 이에 의해 유지 및 보수 비용이 절감될 수 있다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예를 보여준다. 도 8 내지 도 10을 참조하면, 초음파 트랜스듀서(10)를 포함하는 초음파 트랜스듀서 모듈(1)이 하우징(301)에서 분리되어 교체 가능하도록 구성된다. 예를 들어, 초음파 트랜스듀서 모듈(1)은 초음파 트랜스듀서(10)를 고정하고 다른 한편으로는 하우징(301)에 체결 및 분리될 수 있도록 구성되는 지지 구조물(115)을 포함한다. 초음파 트랜스듀서(10)에 생성된 초음파가 통과하는 하우징(301)의 부분은 개구로 형성되고, 여기에 초음파 투과 필름(103)이 배치된다.

이때, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(30)은 하우징(301)에 설치될 수 있으며, 초음파 트랜스듀서 모듈(1)이 하우징(301)에 결합되었을 때 카메라 모듈(30)이 초음파 투과 필름(103)을 통해서 시술 부위를 촬영할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 초음파 트랜스듀서 모듈(1)은 지지 구조물(115)과 초음파 트랜스듀서(10)를 관통하는 중공 파이프(501) 및 중공 파이프(115)의 선단에 결합되어 밀봉 및 광 투과성을 확보하는 투명 커버(502)를 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(30)의 선단은 돌출되도록 설치될 수 있으며, 초음파 트랜스듀서 모듈(1)이 하우징(301)에 결합되었을 때 카메라 모듈(30)의 돌출된 선단 부분이 중공 파이프(501) 내에 투멍 커버(502) 방향으로 삽입되도록 구성될 수 있다. 이때, 조명 모듈(40)은 카메라 모듈(30)과 함께 배치될 수 있다.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 중공 파이프(501)가 생략되고 지지 구조물과 초음파 트랜스듀서를 관통하는 단순한 관통 홀이 형성될 수 있고, 여기에 카메라 모듈(30)이 삽입되도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 카메라 모듈(30)은 하우징(301)에 설치하고 초음파 트랜스듀서 모듈(1)을 교체 가능하도록 구성함으로써, 초음파 트랜스듀서 모듈(1)의 교체가 필요한 경우 카메라 모듈(30)은 그대로 유지할 수 있기 때문에 유지 및 보수 비용이 절감될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 집속 초음파 장치(100)는 카메라 모듈(30)에 의해 촬영된 인체 표면 영상을 표시하는 영상 표시 모듈(60)을 더 포함할 수 있다. 영상 표시 모듈(60)은 영상을 디스플레이할 수 있는 임의의 영상 표시 장치로 구현될 수 있으며, 예를 들어 액정 표시 장치일 수 있다.

영상 표시 모듈(60)은 카메라 모듈(30)로부터 영상 신호를 수신하고 이를 영상으로 표시한다. 그리고 영상 표시 모듈(60)은 촬영된 인체 표면 영상 상에 초음파 조사 정보를 표시하도록 구성된다. 영상 표시 모듈(60)이 촬영된 인체 표면 영상에 초음파 조사 정보를 추가로 표시함으로써 시술자는 표시되는 영상을 통해 초음파가 조사되는 상태를 직관적으로 관찰할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 트랜스듀서가 이동, 회전 또는 틸팅 가능하도록 설치되는 경우, 초음파 트랜스듀서의 이동, 회전 또는 틸팅에 따라 변화되는 초음파의 조사 특성에 따른 초음파 조사 정보를 가변적으로 표시하도록 구성된다.

구체적으로, 초음파 조사 정보는 인체 표면을 투과하는 초음파 투과 영역, 인체 조직 내에 형성되는 초음파 집속 초점 위치, 인체 표면에서 초음파 집속 초점까지의 깊이, 초음파 트랜스듀서가 이동하는 경우 이동하면서 초음파가 투과될 수 있는 전체 영역, 초음파 트랜스듀서의 이동에 의해 인체 조직 내에 형성될 초음파의 집속 초점 위치가 놓일 수 있는 전체 영역, 집속 초점의 전체 길이, 집속 초점 사이의 간격 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 인체 표면을 투과하는 초음파 투과 영역은 초음파 투과 필름(103)이 인체 표면에 밀착된 상태로 초음파 시술이 이루어지기 때문에 초음파 투과 필름(103)을 통과하는 초음파의 투과 영역에 대응하는 것으로 추정할 수 있으며, 초음파 투과 필름(103)을 통과하는 초음파 영역은 초음파 트랜스듀서(10)의 기하학적 특성, 초음파 트랜스듀서(10)와 초음파 투과 필름(103) 사이의 거리 등을 통해 이론적 또는 실험적으로 결정될 수 있다. 그리고 초음파 집속 초점은 인체 조직의 표면을 통과한 초음파가 인체 조직 내에서 집속되는 초점을 의미한다. 초음파 집속 초점 위치는 카메라 모듈(30)의 촬영 영역, 초음파 트랜스듀서(10)의 기하학적 특징, 초음파 트랜스듀서(10)와 초음파 투과 필름(103) 사이의 거리 등에 기초하여 산출될 수 있다. 예를 들어, 초음파 트랜스듀서(10)의 기하학적 특성에 의해 초점 거리를 산출할 수 있으며, 산출된 초점 거리에서 초음파 트랜스듀서(10)와 초음파 투과 필름(103) 사이의 거리를 차감함으로써 초음파 집속 초점 깊이를 산출할 수 있다.

도 11에 예시적으로 도시된 바와 같이, 초음파 투과 영역, 초음파 집속 초점 위치가 촬영된 인체 표면 영상 상에 초음파 조사 정보가 표시될 수 있으며, 나아가 초음파 집속 초점 깊이도 별도로 숫자 형태로 표시될 수 있다. 이러한 초음파 조사 정보에 의해, 시술자는 인체 표면을 통과하는 초음파 영역을 촬영된 인체 표면 영상 상에서 확인할 수 있으며 또한 인체 조직 내에 형성되는 초음파 집속 초점의 위치 및 인체 표면으로부터의 깊이를 직관적으로 확인할 수 있다.

이러한 초음파 조사 정보는 초음파 트랜스듀서(10)의 위치가 변하는 경우에 특히 유용할 수 있다. 도 12를 참조하면, 초음파 트랜스듀서(103)가 (a)의 위치에 있는 경우 미리 정해진 조건에 따라 초음파 투과 영역 및 초음파 집속 초점의 깊이가 결정되며, 초음파 트랜스듀서(10)가 인체 조직의 표면으로부터 멀어지는 방향(도 6에서 상 방향)으로 이동하여 (b)에 표시된 위치에 있는 경우 초음파 트랜스듀서(10)의 기하하적 특성에 따라 결정되는 초음파 진행 궤적 및 초음파 집속 초점 역시 함께 이동하게 되고 그에 따라 초음파 집속 초점의 인체 조직의 표면으로부터의 깊이가 감소하고 인체 조직의 표면을 통과하는 초음파 투과 영역의 크기 역시 감소하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 초음파 트랜스듀서(10)의 이동에 따라 변화되는 초음파 집속 초점의 깊이 및 인체 조직의 표면에서의 초음파 투과 영역을 가변적으로 표시하도록 구성된다. 이 경우, 초음파 트랜스듀서(10)의 위치 변화량을 감지하기 위해 센서가 구비될 수 있고 이 센서의 신호를 이용하여 초음파 트랜스듀서(10)의 이동을 감지하고 그에 따라 초점 위치의 변화를 산출할 수도 있다.

그리고 구체적으로 설명하지 않았으나 위에서 설명한 정보들이 영상 표시 모듈(60) 상에 표시될 수 있다.

한편, 집속 초음파 장치(100)는 모터의 작동 및 초음파 트랜스듀서(10)로의 전원 공급, 카메라 모듈(30), 그리고 영상 표시 모듈(40)의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 필요한 하드웨어와 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 위에서 설명한 촬영된 인체 표면 영상의 표시, 초음파 조사 정보의 표시가 이루어지도록 프로그램될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100: 집속 초음파 장치
101: 하우징
10: 초음파 트랜스듀서
103: 초음파 투과 필름
11: 압전 소자
12, 13: 전극
30, 130, 230: 카메라 모듈
40, 140, 240: 조명 모듈
60: 영상 표시 모듈

Claims

초음파를 생성하기 위한 압전 소자를 구비하는 초음파 트랜스듀서,
상기 초음파 트랜스듀서가 설치되는 하우징, 그리고
상기 초음파 트랜스듀서에 의해 생성된 상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 촬영할 수 있도록 구성되는 카메라 모듈을 포함하는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 카메라 모듈은 상기 하우징의 내부 또는 상기 하우징에 배치되는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 카메라 모듈은 상기 압전 소자의 내부에 배치되는 집속 초음파 장치.
제3항에서,
상기 카메라 모듈은 상기 압전 소자의 중심부에 배치되는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 카메라 모듈은 상기 압전 소자의 외부에 배치되는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 카메라 모듈의 영상 촬영 영역을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함하는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 조명 모듈은 상기 하우징의 내부 또는 상기 하우징에 배치되는 집속 초음파 장치.
제7항에서,
상기 조명 모듈은 상기 카메라 모듈의 가장자리에 인접하도록 배치되는 집속 초음파 장치.
제7항에서,
상기 조명 모듈은 상기 압전 소자의 가장자리 외측에 배치되는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 초음파 트랜스듀서에는 상기 카메라 모듈의 설치를 위한 관통홀이 형성되고,
상기 관통홀을 밀봉하는 상태로 상기 관통홀에 삽입되는 튜브 부재를 더 포함하고,
상기 카메라 모듈은 상기 튜브 부재 내에 배치되는 집속 초음파 장치.
제10항에서,
상기 카메라 모듈의 영상 촬영 영역을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함하고,
상기 조명 모듈은 상기 카메라 모듈과 함께 상기 튜브 부재 내에 배치되는 집속 초음파 장치.
제10항에서,
상기 튜브 부재의 전면 부부은 투명 재질로 형성되고 후면 부분은 밀폐 가능도록 구성되는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 하우징은 상기 초음파가 통과하는 개방부, 그리고 상기 개방부에 덮는 초음파 투과 필름을 구비하며,
상기 하우징 내에 설치되며 상기 카메라 모듈의 영상 촬영 영역을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함하고,
상기 카메라 모듈은 상기 초음파 투과 필름을 통하여 영상을 촬영하도록 배열되고 상기 조명 모듈은 상기 초음파 투과 필름을 통하여 조명을 할 수 있도록 배열되며,
상기 초음파 투과 필름은 상기 카메라 모듈에 의한 촬영 및 상기 조명 모듈에 의한 조명이 가능하도록 투명 또는 부분적으로 투명한 재질로 형성되는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 하우징에 체결 및 분리가 가능하도록 구성되는 지지대를 더 포함하고,
상기 카메라 모듈은 상기 지지대에 설치되는 집속 초음파 장치.
제14항에서,
상기 하우징에는 상기 지지대의 삽입을 위한 삽입 구멍이 구비되고,
상기 지지대는 상기 삽입 구멍에 삽입되는 상기 하우징에 체결되는 집속 초음파 장치.
제14항에서,
상기 카메라 모듈은 복수 개로 구비되는 집속 초음파 장치.
제14항에서,
상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함하고,
상기 조명 모듈은 상기 카메라 모듈과 함께 상기 지지대에 설치되는 집속 초음파 장치.
제17항에서,
상기 조명 모듈은 복수 개로 구비되는 집속 초음파 장치.
제1항에서,
상기 카메라 모듈은 상기 하우징에 설치되고,
상기 초음파 트랜스듀서는 상기 하우징과의 분리 및 체결이 가능하도록 구성되는 초음파 트랜스듀서 모듈의 일부로 구성되는 집속 초음파 장치.
제19항에서,
상기 초음파 트랜스듀서 모듈은
상기 초음파 트랜스듀서를 지지하며 상기 하우징에 체결 가능하도록 구성되는 지지 구조물,
상기 지지 구조물과 상기 초음파 트랜스듀서를 관통하여 설치되는 중공 파이프, 그리고
상기 중공 파이프의 선단에 체결되는 투명 커버를 포함하고,
상기 초음파 트랜스듀서 모듈이 상기 하우징에 체결된 상태에서 상기 카메라 모듈의 선단부가 상기 중공 파이프에 삽입되는 상태로 설치되는 집속 초음파 장치.
제19항에서,
상기 초음파 트랜스듀서 모듈은
상기 초음파 트랜스듀서를 지지하며 상기 하우징에 체결 가능하도록 구성되는 지지 구조물,
상기 지지 구조물과 상기 초음파 트랜스듀서를 관통하는 관통홀,
상기 초음파 트랜스듀서의 관통홀에 체결되는 투명 커버를 포함하고,
상기 초음파 트랜스듀서 모듈이 상기 하우징에 체결된 상태에서 상기 카메라 모듈이 투명 커버 방향으로 상기 관통홀에 설치되는 집속 초음파 장치.
제19항에서,
상기 초음파 트랜스듀서 모듈은
상기 초음파 트랜스듀서를 지지하며 상기 하우징에 체결 가능하도록 구성되는 지지 구조물,
상기 지지 구조물과 상기 초음파 트랜스듀서를 관통하여 설치되는 중공 파이프, 그리고
상기 중공 파이프의 선단에 체결되는 투명 커버를 포함하고,
상기 초음파 트랜스듀서 모듈이 상기 하우징에 체결된 상태에서 상기 카메라 모듈이 투명 커버 방향으로 상기 중공 파이프에 설치되는 집속 초음파 장치.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에서,
상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 조명할 수 있도록 구성되는 조명 모듈을 더 포함하고,
상기 조명 모듈은 상기 카메라 모듈과 함께 상기 중공 파이프 또는 상기 관통홀에 삽입되는 집속 초음파 장치.
초음파를 생성하기 위한 압전 소자를 구비하는 초음파 트랜스듀서,
상기 초음파 트랜스듀서가 설치되는 하우징,
상기 초음파 트랜스듀서에 의해 생성된 상기 초음파가 조사되는 인체 표면을 촬영할 수 있도록 구성되는 카메라 모듈, 그리고
상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 인체 표면 영상을 표시하는 영상 표시 모듈을 포함하며,
상기 영상 표시 모듈은 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 인체 표면 영상 상에 초음파 조사 정보를 표시하도록 구성되는 집속 초음파 장치.
제24항에서,
상기 초음파 조사 정보는 상기 인체 표면을 투과하는 초음파의 투과 영역, 인체 조직 내에 형성되는 초음파 집속 초점 위치, 상기 인체 표면에서 초음파 집속 초점까지의 깊이, 상기 초음파 트랜스듀서가 이동하는 경우 이동하면서 초음파가 투과될 수 있는 전체 영역, 상기 초음파 트랜스듀서의 이동에 의해 인체 조직 내에 형성될 초음파의 집속 초점 위치가 놓일 수 있는 전체 영역, 집속 초점의 전체 길이, 그리고 집속 초점 사이의 간격 중 하나 이상을 포함하는 집속 초음파 장치.
제25항에서,
상기 하우징은 상기 초음파가 통과하는 개방부, 그리고 상기 개방부에 덮는 초음파 투과 필름을 구비하며,
상기 초음파의 투과 영역은 상기 초음파 트랜스듀서에 의해 생성된 초음파가 상기 초음파 투과 필름을 통과하는 영역에 대응하도록 표시되는 집속 초음파 장치.
제24항에서,
상기 초음파 트랜스듀서는 교체 가능한 복수의 카트리지 형태로 구성되며,
상기 초음파 조사 정보는 상기 초음파 트랜스듀서의 초음파 집속 형태를 기초로 산출되는 집속 초음파 장치.
제24항에서,
상기 초음파 트랜스듀서는 상기 하우징 내에서 이동, 회전 또는 틸팅 가능하게 설치되며,
상기 영상 표시 모듈은 상기 초음파 트랜스듀서의 이동, 회전 또는 틸팅에 따라 변화되는 상기 초음파의 조사 특성에 따른 상기 초음파 조사 정보를 가변적으로 표시하도록 구성되는 집속 초음파 장치.