KR20220122350A - 압력 센서를 이용하여 피부 접촉을 감지하는 장치 및 이를 포함하는 초음파 장치 - Google Patents

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Abstract

피부 접촉 감지 장치는 기기에 설치되어 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성된다. 피부 접촉 감지 장치는 피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재, 상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 기기에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재, 상기 피부 접촉 부재에 연결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위될 수 있도록 구성되는 가압 부재, 그리고 상기 가압 부재에 의해 가압되어 압력을 검출할 수 있도록 구성되는 압력 센서를 포함한다.

Description

압력 센서를 이용하여 피부 접촉을 감지하는 장치 및 이를 포함하는 초음파 장치{Device for detecting skin contact using pressure sensor and ultrasound apparatus}
본 발명은 피부와의 접촉을 감지할 수 있도록 구성된 피부 접촉 감지 장치에 관한 것이다.
초음파 장치, RF 장치 등 피부에 직접 접촉된 상태에서 사용되는 의료 기기는 발생된 에너지를 인체에 효과적으로 조사하기 위해 피부와의 접촉이 매우 중요하다. 만약 피부와의 접촉이 제대로 이루어지지 않은 상태에서 에너지가 조사되는 경우, 피부 내로의 에너지 조사가 이루어지지 않는 것을 물론 피부의 화상 등 부작용이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 피부와의 접촉을 감지하는 장치가 필요하며, 피부에 접촉하여 에너지를 조사하는 피부 접촉부에 전극을 형성하여 피부 접촉에 따른 두 전극 사이의 전류 흐름에 의해 피부 접촉을 감지하거나 피부를 통해 인체에 미세 전류를 흐르게 하는 방식, 피부 접촉 시 내부 회로의 임피던스 변화를 측정하여 감지하는 방식, 피부 접촉부가 피부에 접촉될 때 피부 접촉부에 가해지는 미세한 압력을 감지하는 방식 등이 있다.
피부 접촉부에 가해지는 미세한 압력을 감지하여 피부 접촉을 감지하는 방식은 기기 내부에 압력 센서를 배치하여 압력을 감지한다. 그러나 압력 센서에 가해지는 압력이 매우 미세한 경우가 많기 때문에, 절대적 압력 감지값이 매우 낮고 높은 분해능을 갖춘 압력 센서가 필요하다. 또한 피부 접촉부에 가해지는 미세한 물리적 변화를 감지하기 위해서는 압력 센서의 위치가 매우 정밀해야 하나, 실제 기기를 제조할 때 피부 접촉부와 압력 센서의 상대적인 정확한 위치를 맞추는 것이 매우 어렵다. 피부 접촉부와 압력 센서가 너무 가깝게 배치되는 경우 압력 센서가 미리 작동하여 피부에 실제 접촉하지 않아도 접촉된 것으로 감지될 수 있고, 피부 접촉부와 압력 센서가 너무 멀리 배치되는 경우 실제 피부에 접촉하였으나 접촉을 감지하지 못하는 경우가 발생할 수 있고 특히 아주 미세한 압력이 발생하는 경우에는 피부 접촉이 감지되지 않을 수 있다. 기존에는 단순히 압력의 감지에만 기초하여 피부 접촉 여부를 판단하기 때문에, 기기를 사용하는 과정에서 기구적인 변화가 발생하는 경우 피부 접촉 여부를 감지하지 못하거나 접촉하지 않은 상태인데도 접촉한 것으로 감지하는 경우가 빈번하였다. 특히 피부 접촉부가 단단한 재질로 되어 있는 경우에는 피부 접촉부가 피부에 접촉하여도 물리적인 변화가 일어나지 않을 수 있고 그러한 경우 압력 센서가 압력을 감지하지 못할 수도 있다.
등록특허공보 제10-1402820호 (2014.05.27.) 등록특허공보 제10-2000866호 (2019.07.10.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 미세한 압력 변화에도 정확히 피부 접촉을 감지할 수 있는 압력 센서 기반의 피부 접촉 감지 장치를 제공하는 것이다.
나아가 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 제조 과정의 오차, 또는 장시간 사용에 의한 구조적 변화 등의 요인이 있는 경우에도 피부 접촉을 정확하게 감지할 수 있는 피부 접촉 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 피부 접촉 감지 장치는 기기에 설치되어 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성되며, 피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재, 상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 기기에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재, 그리고 상기 피부 접촉 부재에 의해 가압되어 압력을 검출할 수 있도록 구성되는 압력 센서를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 피부 접촉 감지 장치는 기기에 설치되어 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성되며, 피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재, 상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 기기에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재, 상기 피부 접촉 부재에 연결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위될 수 있도록 구성되는 가압 부재, 그리고 상기 가압 부재에 의해 가압되어 압력을 검출할 수 있도록 구성되는 압력 센서를 포함한다.
상기 피부 접촉 부재는 플레이트 형태를 가질 수 있고, 상기 탄성 부재는 상기 피부 접촉 부재의 가장자리를 탄성적으로 지지할 수 있도록 고리 형태를 가질 수 있다.
상기 피부 접촉 부재는 플레이트 형태를 갖는 피부 접촉부, 상기 피부 접촉부의 가장자리에 구비되며 상기 탄성 부재에 의해 지지되는 지지부, 그리고 상기 피부 접촉부의 가장자리 영역에서 연장되는 힘 전달부를 포함할 수 있다. 상기 가압 부재는 상기 힘 전달부에 체결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위되도록 구성될 수 있다.
상기 가압 부재는 상기 압력 센서를 가압할 수 있도록 상기 압력 센서를 향해 돌출되는 가압 돌기를 구비할 수 있다.
상기 피부 접촉부와 상기 가압 부재는 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 압력 센서는 복수로 구비될 수 있다.
상기 피부 접촉 부재는 초음파 생성을 위한 압전 소자가 내부에 배치되는 하우징의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 장치는 케이싱, 초음파 진동에 의해 초음파를 생성할 수 있도록 구성되는 압전소자, 그리고 상기 케이싱에 설치되며 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성되는 피부 접촉 감지 장치를 포함한다. 상기 피부 접촉 감지 장치는 피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재, 상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 기기에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재, 그리고 상기 피부 접촉 부재에 의해 가압되어 압력을 검출할 수 있도록 구성되는 압력 센서를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 장치는 케이싱, 초음파 진동에 의해 초음파를 생성할 수 있도록 구성되는 압전소자, 그리고 상기 케이싱에 설치되며 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성되는 피부 접촉 감지 장치를 포함한다. 상기 피부 접촉 감지 장치는 피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재, 상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 케이싱에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재, 상기 피부 접촉 부재에 연결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위될 수 있도록 구성되는 가압 부재, 그리고 상기 가압 부재에 의해 가압되어 압력을 검지하고 대응하는 신호를 출력할 수 있도록 구성되는 압력 센서를 포함한다.
상기 피부 접촉 부재는 플레이트 형태를 가질 수 있으며, 상기 탄성 부재는 상기 피부 접촉 부재의 가장자리를 탄성적으로 지지할 수 있도록 고리 형태를 가질 수 있다.
상기 피부 접촉 부재는 플레이트 형태를 갖는 피부 접촉부, 상기 피부 접촉부의 가장자리에 구비되며 상기 탄성 부재에 의해 지지되는 지지부, 그리고 상기 피부 접촉부의 가장자리 영역에서 연장되는 힘 전달부를 포함할 수 있다. 상기 가압 부재는 상기 힘 전달부에 체결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위되도록 구성될 수 있다.
상기 가압 부재는 상기 압력 센서를 가압할 수 있도록 상기 압력 센서를 향해 돌출되는 가압 돌기를 구비할 수 있다.
상기 피부 접촉부와 상기 가압 부재는 서로 이격되도록 배치될 수 있고, 상기 압전소자는 상기 피부 접촉부에 밀착되는 상태로 상기 피부 접촉부와 상기 가압 부재 사이에 배치될 수 있다.
상기 압력 센서는 복수로 구비될 수 있다. 초음파 장치는 상기 압력 센서의 신호를 기초로 상기 피부 접촉 부재의 피부 접촉 여부를 판단할 수 있도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 압력 센서 중 하나 이상의 신호를 기초로 피부 접촉 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
초음파 장치는 상기 압력 센서의 신호를 기초로 피부 접촉 여부를 판단할 수 있도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 압력 센서의 신호를 기초로 획득되는 압력값의 변화량 또는 변화율을 기초로 피부 접촉 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 가압 부재는 외력이 가해지지 않은 상태에서 상기 압력 센서에 접촉되도록 구성될 수 있다.
초음파 장치는 상기 압력 센서의 신호를 기초로 피부 접촉 여부를 판단할 수 있도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 미리 설정된 감지 조건이 충족된 경우에 한하여 상기 압전 소자의 작동의 제어를 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 피부 접촉 부재는 상기 압전 소자를 수용할 수 있도록 구성되는 하우징의 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 탄성 부재에 의해 탄성적으로 지지된 피부 접촉 부재에 가압 부재를 체결하여 압력 센서를 가압하도록 구성함으로써, 피부에 접촉되는 기기에 설치되어 피부 접촉을 높은 신뢰도록 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피부 접촉 감지 장치가 적용된 초음파 자극기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피부 접촉 장치의 배면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 자극기의 압력 센서, 컨트롤러 및 압전소자를 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피부 접촉 감지 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피부 접촉 감지 장치의 단면도이다.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피부 접촉 감지 장치, 그리고 피부 접촉 감지 장치가 적용된 기기의 일부의 단면을 도시한다. 본 발명의 피부 접촉 감지 장치(10)는 압력 센서를 이용하여 피부 접촉을 감지하는 장치이며, 기기(100)는 초음파 기기 및 RF 기기 등 피부에 직접 접촉된 상태로 사용되는 의료 기기일 수 있다. 구체적인 예로, 기기(100)는 초음파를 생성하는 초음파 장치일 수 있으며, 더 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 자극기일 수 있다. 초음파 자극기(100)는 초음파를 생성하여 조사할 수 있도록 구성될 수 있으며, 초음파의 생성을 위한 압전소자(30)를 구비할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 초음파 자극기(100)는 압전소자(30)를 구동하기 위한 전기 회로를 구비할 수 있으며 전원 공급을 위해 전원선을 통해 외부 전원에 전기적으로 연결될 수 있다.
초음파 자극기(100)는 본 발명의 실시예에 따른 피부 접촉 감지 장치(10)를 통해 피부에 접촉할 수 있도록 구성될 수 있다. 피부 접촉 부재(11)는 피부에 접촉할 수 있도록 형성되며 피부와의 접촉에 의해 발생하는 힘, 즉 압력을 전달할 수 있도록 구성된다. 피부 접촉 부재(11)는 전체적으로 플레이트 형태를 가질 수 있으며 피부 접촉에 의해 발생하는 힘에 의해 변위될 수 있도록 구성된다. 도 2를 참조하면, 압전소자(30)가 피부 접촉 부재(11)의 후면에 고정될 수 있다. 압전소자(30)는 양 면에 전극을 구비하는 압전 세라믹으로 형성될 수 있으며, 펄스 전원을 인가받아 초음파 진동을 할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 피부 접촉 부재(11)는 티타늄, 스테인레스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속, 또는 합성수지 등으로 형성될 수 있으며, 압전소자(30)는 접착제에 의해 피부 접촉 부재(11)의 후면에 본딩될 수 있다. 압전소자(30)가 초음파 진동을 하는 경우 피부 접촉 부재(11)도 함께 초음파 진동을 하며, 피부 접촉 부재(11)의 초음파 에너지가 접촉된 피부로 전달될 수 있다.
피부 접촉 부재(11)는 탄성 부재(12)에 의해 초음파 자극기(100)의 케이싱(101)에 탄성적으로 지지된다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 케이싱(101)은 사용자가 손으로 잡을 수 있도록 형성될 수 있으며, 도 1에 도시되지 않았으나 전선을 통해 외부 전원에 연결될 수 있다. 탄성 부재(12)는 피부 접촉 부재(11)와 케이싱(101) 사이에 개재되며 피부 접촉 부재(11)에 피부가 접촉되어 힘을 받을 때 탄성 변형이 이루어질 수 있도록 구성된다. 탄성 부재(12)는 플레이트 형태의 피부접촉 부재(11)의 가장자리를 탄성적으로 지지할 수 있도록 고리 형태를 가질 수 있다. 탄성 부재(12)의 탄성 변형은 피부 접촉 부재(11)의 변위를 허용한다. 피부 접촉 부재(11)는 피부와의 접촉 영역을 형성하는 피부 접촉부(111), 그리고 탄성 부재(12)와의 체결을 위해 피부 접촉부(111)의 가장자리 영역에 형성되는 지지부(112)를 구비할 수 있다. 지지부(112)와 탄성 부재(12)는 돌기와 홈의 체결 구조를 통해 서로 체결될 수 있다. 탄성 부재(12)는 고무, 실리콘과 같은 탄성을 가지는 재질로 형성되는 부재, 스프링 등 탄성 복원력을 가지는 임의의 탄성 부재일 수 있다
피부 접촉 부재(11)는 가장자리 근처에서 관 형태로 연장되어 형성되는 힘 전달부(113)를 구비할 수 있다. 가압 부재(13)가 힘 전달부(113)에 체결되며, 이에 의해 피부 접촉 부재(11)의 변위가 발생하는 경우 가압 부재(13)가 피부 접촉 부재(11)와 함께 변위된다. 도 3을 참조하면, 가압 부재(13)는 연결 부재(132)를 통해 피부 접촉 부재(11)의 힘 전달부(113)에 고정될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 연결 부재(132)는 판 형태를 가질 수 있으며 피부 접촉 부재(11)의 가장자리까지 연장되어 힘 전달부(113)에 결합될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 피부 접촉 부재(11)의 피부 접촉부(111)와 가압 부재(13)는 서로 이격되어 양자 사이에 일정 간격이 존재하도록 배치될 수 있으며, 초음파 자극기(100)의 압전소자(30)가 피부 접촉부(111)의 배면에 접촉되는 상태로 피부 접촉부(111)와 가압 부재(13) 사이의 공간에 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3에는 연결 부재(132)가 가압 부재(13)와 별도의 부재로 형성되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 연결 부재(132)는 가압 부재(13)와 일체로 형성될 수도 있다. 가압 부재(13)는 변위에 의해 압력 센서(14)를 가압할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 가압 부재(13)는 후방에 배치되는 압력 센서(14)를 가압할 수 있도록 압력 센서(14)를 향해 돌출되는 가압 돌기(131)를 구비할 수 있다. 도 3을 참조하면, 가압 돌기(131)는 압력 센서(14)의 압력 인식 구역을 정밀하게 가압할 수 있도록 구면 형태를 가질 수 있으며 연결 부재(132)에 형성된 관통홀을 통해 압력 센서(14)가 배치된 공간으로 노출되도록 형성될 수 있다. 피부와의 접촉에 의해 피부 접촉 부재(11)의 변위가 발생하는 경우, 힘 전달부(113)에 체결된 가압 부재(13) 역시 변위되어 압력 센서(14)를 가압한다. 가압 부재(13)는 내부적인 열, 반복적인 압력 등에 의한 변형이 발생하지 않도록 세라믹 또는 강성 재질로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 별도의 가압 부재가 구비되는 대신, 피부 접촉 부재가 압력 센서를 직접 가압하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 피부 접촉 부재(11)의 힘 전달부(113)가 압력 센서(14)를 직접 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.
압력 센서(14)는 케이싱(101) 내에 설치되는 지지대(15)에 설치될 수 있다. 압력 센서(14)는 가압 부재(13)에 인접하게 배치되어 가압 부재(13)의 변위 발생 시 가압 부재(13)에 의해 눌려질 수 있도록 배치된다. 피부 접촉 부재(11)가 피부에 접촉하여 압력을 받을 때 탄성 부재(12)가 눌려지고 그에 의해 피부 접촉 부재(11) 및 그에 연결된 가압 부재(13)가 압력 센서(14)를 향해 변위되며, 그에 의해 가압 돌기(131)가 압력 센서(14)를 가압한다. 한편, 피부 접촉 부재(11)가 피부에서 떨어지면, 탄성 부재(12)의 탄성 복원력에 의해 피부 접촉 부재(11)가 원래 위치로 복귀된다.
압력 센서(14)는 가압 부재(13)에 의해 가해지는 압력을 감지하고 감지된 압력의 크기에 해당하는 전기 신호를 출력한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 압력 센서(14)는 감지된 압력을 나타내는 전기 신호를 컨트롤러(17)로 출력할 수 있도록 컨트롤러(17)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(17)는 압력 센서(14)의 신호를 기초로 피부 접촉 여부를 판단할 수 있으며 그에 따라 압전소자(30)를 제어하거나 정해진 제어를 수행할 수 있다. 컨트롤러(17)는 초음파 자극기(100)의 케이싱(101) 내에 배치될 수도 있고 케이싱(101)과 별도로 구비될 수도 있다. 컨트롤러(17)는 마이크로프로세서, 메모리 및 기타 하드웨어와 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 압력 센서(14)의 신호를 이용하여 피부 접촉 여부를 판단할 수 있고 피부 접촉 여부의 판단 결과에 따라 정해진 제어 로직을 수행하거나 압전소자(30)의 작동을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는, 압력 센서가 복수로 구비될 수 있다. 복수의 압력 센서가 서로 다른 위치에 배치되고, 피부 접촉에 의한 피부 접촉 부재(11)의 변위가 발생할 때 각 압력 센서가 가압될 수 있도록 구성될 수 있다. 피부 접촉 부재(11)가 넓은 경우 특정 부위만 눌려질 경우에 압력 센서가 피부 접촉을 감지하지 못하거나, 피부 접촉 부재가 부분적으로 피부에 접촉한 경우에도 압력 센서가 작동할 수도 있다. 이런 경우 압력 센서를 피부 접촉 부재(11)의 서로 다른 영역에 배치하여 동시에 압력을 감지하도록 함으로써, 피부 접촉 여부를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
가압 부재(13)는 제조 공정에서 압력 센서(14)를 누르는 상태로 조립될 수 있으며, 이 경우 피부 접촉 부재(11)가 피부에 접촉하지 않더라도 제조 시 형성된 압력이 압력 센서(14)에 작용할 수 있다. 즉 외력이 가해지지 않은 상태에서 가압 부재(13)가 압력 센서914)에 밀착되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(14)에 초기 압력이 작용하도록 제조된 피부 접촉 감지 장치가 초음파 또는 RF 기기에 장착되는 경우, 압력 센서(14)에 전기가 공급되면 설정된 초기 압력에 해당하는 신호를 출력한다. 이때 초음파 자극기(100)를 조작하여 초음파 에너지의 출력이 준비된 상태에서 피부 접촉 부재(11)가 피부에 접촉하면, 가압 부재(13)가 압력 센서(14)에 가하는 압력이 증가하고 압력 센서(14)는 가해지는 압력에 따라 증가된 전기 신호를 컨트롤러(17)로 전송한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는, 피부 접촉 부재가 플레이트 형태를 갖는 것이 아니라 내부에 초음파 전파를 위한 물과 같은 액체로 채워지도록 밀폐된 하우징의 형태를 가질 수도 있다. 이러한 실시예들은 고강도 집속 초음파 생성 장치에 적용될 수 있으며, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 액체(502)가 채워진 하우징(501)이 피부 접촉 부재로 작용한다. 하우징(501) 내의 액체(502)로 채워진 공간에는 초음파 생성을 위한 압전 소자(503)가 배치될 수 있으며, 하우징(501)의 선단에는 초음파 투과를 위한 막 형태의 초음파 투과 부재(505)가 구비된다. 이때, 압전 소자(503)는 이동 구조(504)에 의해 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 하우징(501)의 후방에 압력 센서(506)가 설치된 지지대(507)가 배치된다. 하우징(501)은 탄성 부재(508)에 의해 지지대(507)에 대해 탄성적으로 지지된다. 압력 센서(506)를 가압할 수 있도록 구성되는 가압 부재(509)가 구비된다. 가압 부재(509)는 하우징(501)의 일부일 수도 있고 별도 부재로 형성되어 하우징(501)에 체결될 수도 있다. 도 5에 도시된 구조체는 지지대(507)가 고정되는 상태로 별도의 메인 몸체에 설치될 수 있다. 이에 의해, 하우징(501)의 선단(도 5에서 하단) 부분이 피부에 접촉하면, 탄성 부재(508)의 압축이 일어나면서 하우징(501)과 가압 부재(509)의 변위(도 5에서 상방향으로의 변위)가 일어나고 그에 의해 압력 센서(506)가 가압된다.
한편, 도 6을 참조하면, 액체(602)가 채워진 하우징(601)이 피부 접촉 부재로 작용한다. 하우징(601) 내의 액체(602)로 채워진 공간에는 초음파 생성을 위한 압전 소자(603)가 배치될 수 있으며, 하우징(601)의 선단에는 초음파 투과를 위한 막 형태의 초음파 투과 부재(605)가 구비된다. 이때, 압전 소자(603)는 이동 구조(604)에 의해 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 하우징(601)의 후방에 압력 센서(606)가 설치된 핸드피스(607)가 배치된다. 핸드피스(607)가 압력 센서(606)를 지지하는 기능을 한다. 하우징(601)은 탄성 부재(608)에 의해 핸드피스(607)에 대해 탄성적으로 지지된다. 탄성 부재(608)는 별도의 지지대를 포함할 수도 있다. 압력 센서(606)를 가압할 수 있도록 구성되는 가압 부재(609)가 구비된다. 가압 부재(609)는 하우징(601)의 일부일 수도 있고 별도 부재로 형성되어 하우징(601)에 체결될 수도 있다. 이에 의해, 하우징(601)의 선단(도 6에서 하단) 부분이 피부에 접촉하면, 탄성 부재(608)의 압축이 일어나면서 하우징(601)과 가압 부재(609)의 변위(도 6에서 상방향으로의 변위)가 일어나고 그에 의해 압력 센서(606)가 가압된다.
컨트롤러(17)는 수신된 신호가 나타내는 압력값이 초음파 에너지의 출력이 준비된 상태에서의 압력값, 즉 초기 압력값에 비해 미리 정해진 비율 이상 증가되었거나 수신된 신호가 나타내는 압력값이 미리 설정된 압력값 이상인 경우에 피부 접촉이 이루어진 것으로 판단할 수 있으며, 그에 따라 필요한 작동, 예를 들어 초음파 에너지의 조사의 개시가 이루어지도록 제어할 수 있다. 이러한 방식은 기구적인 구조의 변경 시 또는 작동 방식의 변경으로 초기 압력값이 달라지는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 기구적인 구조의 변경 또는 작동 방식의 변경에 의해 피부 접촉 전 초기 압력값이 달라진 경우, 해당 초기 압력값과 초음파 출력이 준비된 상태에서 피부 접촉에 의한 압력값의 변화 비율 또는 변화 절대값을 기초로 피부 접촉 여부를 판단할 수 있다. 이와 같은 방식으로 피부 접촉 여부를 판단함으로써 제조 과정에서의 탄성 부재의 탄성값, 제품의 오차, 압력 센서의 감도, 지지대의 고정 위치 오차 등 다양한 요인에 의해 피부 접촉 부재와 압력 센서 사이의 미세 간격에 대응하여 보다 정확하게 접촉 여부를 감지할 수 있으며, 또한 장시간 사용에 의한 기구적인 변화에 의해 피부 접촉 부재와 압력 센서 사이의 간격이 달라지는 경우에도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 피부 접촉 여부를 감지하는 감지 조건이 설정되고, 컨트롤러(17)는 피부 접촉 여부를 감지하는 감지 조건이 충족된 경우에 한하여 압력 센서(14)의 감지 신호를 검출하여 그에 따라 압전 소자의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 초음파 생성을 위한 스위치가 눌려지거나 사용자에 의해 특정 조건이 선택된 경우에 한하여 컨트롤러(17)가 압력 센서(14)의 신호를 검출하거나 검출된 신호를 이용하게 할 수 있다. 이에 의해 초음파 장치의 외부 충격, 외력에 의한 압력 감지 등 오작동에 의한 초음파 생성을 방지할 수 있다.
위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
100: 초음파 자극기
101: 케이싱
30: 압전소자
17: 컨트롤러
11: 피부 접촉 부재
12: 탄성 부재
111: 피부 접촉부
112: 지지부
113: 힘 전달부
13: 가압 부재
131: 가압 돌기
132: 연결 부재
14: 압력 센서

Claims (19)

  1. 기기에 설치되어 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성되는 피부 접촉 감지 장치에 있어서,
    피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재,
    상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 기기에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재, 그리고
    상기 피부 접촉 부재에 의해 가압되어 압력을 검출할 수 있도록 구성되는 압력 센서
    를 포함하는 피부 접촉 감지 장치.
  2. 기기에 설치되어 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성되는 피부 접촉 감지 장치에 있어서,
    피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재,
    상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 기기에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재,
    상기 피부 접촉 부재에 연결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위될 수 있도록 구성되는 가압 부재, 그리고
    상기 가압 부재에 의해 가압되어 압력을 검출할 수 있도록 구성되는 압력 센서
    를 포함하는 피부 접촉 감지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 피부 접촉 부재는 플레이트 형태를 가지며,
    상기 탄성 부재는 상기 피부 접촉 부재의 가장자리를 탄성적으로 지지할 수 있도록 고리 형태를 가지는
    피부 접촉 감지 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 피부 접촉 부재는
    플레이트 형태를 갖는 피부 접촉부,
    상기 피부 접촉부의 가장자리에 구비되며 상기 탄성 부재에 의해 지지되는 지지부, 그리고
    상기 피부 접촉부의 가장자리 영역에서 연장되는 힘 전달부
    를 포함하고,
    상기 가압 부재는 상기 힘 전달부에 체결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위되도록 구성되는
    피부 접촉 감지 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 가압 부재는 상기 압력 센서를 가압할 수 있도록 상기 압력 센서를 향해 돌출되는 가압 돌기를 구비하는 피부 접촉 감지 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 피부 접촉부와 상기 가압 부재는 서로 이격되도록 배치되는 피부 접촉 감지 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 압력 센서는 복수로 구비되는 피부 접촉 감지 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 피부 접촉 부재는 초음파 생성을 위한 압전 소자가 내부에 배치되는 하우징의 형태를 갖는 피부 접촉 감지 장치.
  9. 케이싱,
    초음파 진동에 의해 초음파를 생성할 수 있도록 구성되는 압전소자, 그리고
    상기 케이싱에 설치되며 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성되는 피부 접촉 감지 장치
    를 포함하고,
    상기 피부 접촉 감지 장치는
    피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재,
    상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 기기에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재, 그리고
    상기 피부 접촉 부재에 의해 가압되어 압력을 검출할 수 있도록 구성되는 압력 센서
    를 포함하는 초음파 장치.
  10. 케이싱,
    초음파 진동에 의해 초음파를 생성할 수 있도록 구성되는 압전소자, 그리고
    상기 케이싱에 설치되며 피부 접촉을 감지할 수 있도록 구성되는 피부 접촉 감지 장치
    를 포함하고,
    상기 피부 접촉 감지 장치는
    피부에 접촉될 수 있도록 구성되는 피부 접촉 부재,
    상기 피부와의 접촉에 의해 상기 피부 접촉 부재의 변위가 발생할 수 있도록 상기 케이싱에 대해 상기 피부 접촉 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재,
    상기 피부 접촉 부재에 연결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위될 수 있도록 구성되는 가압 부재, 그리고
    상기 가압 부재에 의해 가압되어 압력을 검지하고 대응하는 신호를 출력할 수 있도록 구성되는 압력 센서
    를 포함하는 초음파 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에서,
    상기 피부 접촉 부재는 플레이트 형태를 가지며,
    상기 탄성 부재는 상기 피부 접촉 부재의 가장자리를 탄성적으로 지지할 수 있도록 고리 형태를 가지는
    초음파 장치.
  12. 제10항에서,
    상기 피부 접촉 부재는
    플레이트 형태를 갖는 피부 접촉부,
    상기 피부 접촉부의 가장자리에 구비되며 상기 탄성 부재에 의해 지지되는 지지부, 그리고
    상기 피부 접촉부의 가장자리 영역에서 연장되는 힘 전달부
    를 포함하고,
    상기 가압 부재는 상기 힘 전달부에 체결되어 상기 피부 접촉 부재와 함께 변위되도록 구성되는
    초음파 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 가압 부재는 상기 압력 센서를 가압할 수 있도록 상기 압력 센서를 향해 돌출되는 가압 돌기를 구비하는 초음파 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 피부 접촉부와 상기 가압 부재는 서로 이격되도록 배치되고,
    상기 압전소자는 상기 피부 접촉부에 밀착되는 상태로 상기 피부 접촉부와 상기 가압 부재 사이에 배치되는
    초음파 장치.
  15. 제9항 또는 제10항에서,
    상기 압력 센서는 복수로 구비되고,
    상기 압력 센서의 신호를 기초로 상기 피부 접촉 부재의 피부 접촉 여부를 판단할 수 있도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 복수의 압력 센서 중 하나 이상의 신호를 기초로 피부 접촉 여부를 판단하도록 구성되는
    초음파 장치.
  16. 제9항 또는 제10항에서,
    상기 압력 센서의 신호를 기초로 피부 접촉 여부를 판단할 수 있도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 압력 센서의 신호를 기초로 획득되는 압력값의 변화량 또는 변화율을 기초로 피부 접촉 여부를 판단하도록 구성되는
    초음파 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 가압 부재는 외력이 가해지지 않은 상태에서 상기 압력 센서에 접촉되도록 구성되는 초음파 장치.
  18. 제9항 또는 제10항에서,
    상기 압력 센서의 신호를 기초로 피부 접촉 여부를 판단할 수 있도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 미리 설정된 감지 조건이 충족된 경우에 한하여 상기 압전 소자의 작동의 제어를 수행하도록 구성되는 초음파 장치.
  19. 제9항 또는 제10항에서,
    상기 피부 접촉 부재는 상기 압전 소자를 수용할 수 있도록 구성되는 하우징의 형태를 갖는 초음파 장치.
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