KR20230055481A - 고강도 집속 초음파 시술장치 및 이의 동작방법 - Google Patents

고강도 집속 초음파 시술장치 및 이의 동작방법 Download PDF

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KR20230055481A
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ultrasonic
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지종철
이균정
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주식회사 에이디씨
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Abstract

초음파 시술의 효율성 및 안정성을 높일 수 있는 고강도 집속 초음파 시술장치가 제공된다. 고강도 집속 초음파 시술장치는, 사용자의 피부로부터 감지된 수분함유량에 따라 고강도 집속 초음파의 출력 세기를 가변함으로써, 상기 초음파에 의해 사용자의 피부 진피층 내부에서 동일한 깊이로 열적병변들이 형성되도록 하여 초음파 시술의 효율성을 높일 수 있다.

Description

고강도 집속 초음파 시술장치 및 이의 동작방법{High intensity focused ultrasound operating apparatus and driving method thereof}
본 발명은 초음파 시술장치에 관한 것으로, 고강도 집속 초음파 시술의 효율성 및 안정성을 높일 수 있는 고강도 집속 초음파 시술장치 및 이의 동작방법에 관한 것이다.
최근 피부 미용과 비만 치료에 대한 관심이 날로 증가하는 추세에 있으며, 이에 따라 피부 미용과 비만 치료를 위한 다양한 의료기기들이 개발되고 있다. 예컨대, 페이스 리프팅(face lifting) 또는 스킨 타이트닝(skin tightening) 시술을 희망하는 환자를 위한 다양한 피부 미용 의료기기들이 개발되고 있고, 다른 한편으로는 비만 환자 치료용 의료기기들이 개발되고 있다.
피부 미용 의료기기로써 피부 조직을 절개하는 침습적인 방식의 의료기기들이 있으나, 시술 안전성 문제와 환자의 거부감 등이 부각되면서, 점차 피부 조직의 절개가 없이도 시술 가능한 비침습적인 방식의 의료기기들이 주목받고 있다. 이러한 경향은 비만 환자 치료용 의료기기 분야에도 동일하게 나타나고 있어, 최근에는 비침습적인 방식의 비만 치료용 의료기기들에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한 추세에 발맞추어, 최근 각광받고 있는 비침습적 의료기기로 고강도 집속 초음파(High Intensity focused ultrasound: HIFU)를 이용하는 의료기기가 있다.
예컨대, 피부 미용 시술을 위해 고강도 집속 초음파를 얕은 피부 조직에 조사하여 피부 리프팅 또는 스킨 타이트닝 시술을 하는 초음파 의료기기가 있으며, 비만 치료를 위해 고강도 집속 초음파를 피하 지방층에 고강도 집속 초음파를 조사하여 지방 조직을 태우거나 녹여 분해시키는 초음파 의료기기가 있다.
대한민국 공개특허공보 제2007-0065332호 대한민국 공개특허공보 제2011-0121701호
본 발명은 고강도 집속 초음파 시술의 효율성 및 안정성을 높일 수 있는 고강도 집속 초음파 시술장치 및 이의 동작방법을 제공하고자 하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 시술장치는, 핸드피스의 일측에 탈착 가능하도록 결합되며, 상기 핸드피스로부터 제공된 구동전원에 따라 고강도 집속 초음파를 생성하여 일면의 방출구를 통해 사용자의 피부로 출력하는 초음파 카트리지; 및 사용자의 피부 내 수분함유량 감지결과에 따라 상기 구동전원의 진폭을 가변하여 상기 초음파 카트리지로 출력하는 제어모듈을 포함한다.
또한, 상기 초음파 카트리지는 가변된 진폭의 구동전원에 따라 상기 고강도 집속 초음파의 조사강도를 변화시켜 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 시술장치의 동작방법은, 초음파 카트리지와 사용자 피부 간 정상접촉이 판단되면, 하나 이상의 수분감지센서를 통해 사용자 피부의 수분함유량을 감지하는 단계; 핸드피스의 제어모듈이 감지된 상기 수분함유량에 기초하여 구동전원의 진폭을 가변하여 상기 초음파 카트리지로 출력하는 단계; 및 상기 초음파 카트리지가 가변된 진폭의 구동전원에 따라 고강도 집속 초음파의 조사강도를 변화시켜 사용자의 피부로 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 고강도 집속 초음파 시술장치는, 사용자의 피부로부터 감지된 수분함유량에 따라 고강도 집속 초음파의 출력 세기를 가변함으로써, 상기 초음파에 의해 사용자의 피부 진피층 내부에서 동일한 깊이로 열적병변들이 형성되도록 하여 초음파 시술의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 고강도 집속 초음파 시술장치는, 초음파 카트리지의 위치변화에 따른 이동속도에 따라 고강도 집속 초음파의 출력 주기를 가변함으로써, 상기 초음파에 의해 사용자의 피부 진피층 내부에서 동일한 간격으로 열적병변들이 형성되도록 하여 초음파 시술의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 고강도 집속 초음파 시술장치는, 초음파 카트리지의 피부 접촉여부 또는 초음파 카트리지의 위치변화 여부에 따라 고강도 집속 초음파의 출력을 제어함으로써, 초음파 시술의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 시술장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 카트리지와 핸드피스가 결합된 상태의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 카트리지의 저면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 제어모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 시술장치의 동작방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 고강도 집속 초음파 시술장치의 동작 예시도이다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 발명의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어일 수 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명하도록 한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성 요소를 모두 도시하고 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 '제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성 요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며, 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안될 것이다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성 요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한 해석되어서는 안된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다름을 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '구성하다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특성, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특성들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 시술장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 카트리지와 핸드피스가 결합된 상태의 단면을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 실시예의 고강도 집속 초음파 시술장치(이하, 초음파 시술장치, 10)는 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound: HIFU)를 이용하여 사용자, 즉 시술 대상자의 피부조직에 서로 상이한 두 가지 이상의 시술들을 수행할 수 있는 의료기기일 수 있다. 이때, 초음파 시술장치(10)를 통해 수행되는 시술들은 비침습적 페이스 리프팅(face lifting), 스킨 타이트닝(skin tightening) 시술 또는 비침습적 피하 지방층의 감소 또는 제거 시술 등을 포함할 수 있다.
특히, 본 실시예의 초음파 시술장치(10)는 시술의 효율성과 안정성을 향상시켜 병원이나 피부관리샵에서 전문가에 의한 시술뿐만 아니라 가정에서 비전문가가 피부 리프팅 또는 지방 감소 시술을 진행할 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 고강도 집속 초음파는 초음파가 하나의 초점에 모이도록 포커싱하여 사용자의 피부 내부에 열적 병변(thermal lesion)을 형성하기 위한 것이다. 열적 병변은 대략 60℃ 이상의 고온 상태의 열적 초점일 수 있다. 따라서, 본 실시예의 초음파 시술장치(10)는 사용자의 피부 표면으로부터 대략 1.5mm 내지 4.5mm에 위치하고 있는 진피층 또는 근막층(SMAS층)에 대해 다수의 열적병변을 형성시켜 페이스 리프팅 또는 스킨 타이트닝 시술을 수행하거나, 피부 표면으로부터 대략 6.0mm 내지 15.0mm에 위치하고 있는 피하 지방층에 대해 다수의 열적병변을 형성시켜 지방 감소 또는 제거 시술을 수행할 수 있다.
이러한 초음파 시술장치(10)는 초음파를 방출하는 초음파 카트리지(200) 및 상기 초음파 카트리지(200)가 결합되어 이의 초음파 방출을 제어하는 핸드피스(100)를 포함할 수 있다.
초음파 카트리지(200)는 핸드피스(100)의 제어에 따라 소정의 강도 및 주기로 초음파를 방출할 수 있다. 초음파 카트리지(200)는 본체(201)의 일측단에 형성되어 초음파를 외부로 방출하는 방출구(210) 및 상기 본체(201)의 내부에서 상기 방출구(210)에 대응되는 위치에 배치되어 상기 방출구(210)를 통해 고강도 집속 초음파를 방출하는 트랜스듀서(250)를 포함할 수 있다.
여기서, 트랜스듀서(250)는 본체(201)의 내부에서 고정 설치됨으로써, 방출구(210)를 통해 사용자의 피부로 조사되는 초음파의 위치가 일정해질 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따라 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)는 본체(201)의 내부에서 일 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수도 있다. 이 경우, 트랜스듀서(250)의 이동을 위한 스텝모터 등과 같은 구동장치(미도시)가 핸드피스(100) 내부에 구비될 수도 있다.
이러한 초음파 카트리지(200)는 시술 목적에 따라 복수개로 구비될 수 있다. 예컨대, 초음파 카트리지(200)는 비침습적 페이스 리프팅 또는 스킨 타이트닝 시술을 위한 카트리지이거나 비침습적 피하 지방층의 감소 또는 제거 시술을 위한 카트리지일 수 있다.
초음파 카트리지(200)의 본체(201) 내부에는 트랜스듀서(250)에서 발진된 초음파를 방출구(210)를 통해 손실없이 방출시키기 위해 물 등의 매질(미도시)이 주입될 수 있으며, 이러한 매질은 트랜스듀서(250)가 과열되지 않도록 냉각시키는 기능을 병행할 수 있다. 그리고, 본체(201) 내부에는 전술된 매질이 외부로 누출되지 않도록 하는 필름 형태의 커버(미도시)가 장착될 수 있다.
본체(201)의 일측에는 후술될 핸드피스(100)로부터 초음파 발진을 위한 구동전원이 입력되어 트랜스듀서(250)로 전달하기 위한 입력단자(205)가 구비될 수 있다.
또한, 초음파 카트리지(200)의 방출구(210)에 인접되는 일면에는 후술될 핸드피스(100)의 제어모듈(150)에 구비되는 다양한 센서들이 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 초음파 카트리지(200)의 본체(201) 저면에는 방출구(210)를 둘러싸도록 배치된 하나 이상의 수분감지센서(153) 및 상기 저면의 일측 및 타측에 서로 대향되도록 배치된 접촉감지센서(152)가 배치될 수 있다.
핸드피스(100)는 전술된 초음파 카트리지(200)를 통해 사용자의 피부에 초음파를 방출하기 위한 위치를 시술자 또는 사용자가 조작할 수 있도록 마련된 핸드헬드부재일 수 있다. 이러한 핸드피스(100)는 시술자 또는 사용자의 손에 파지될 수 있는 손잡이부(101)와 이의 일측에 초음파 카트리지(200)가 장착되도록 구성된 장착홈(102)을 포함할 수 있다.
또한, 핸드피스(100)의 손잡이부(101) 내부에는 초음파 카트리지(200)의 초음파 방출을 제어하기 위한 제어모듈(150)이 배치될 수 있고, 상기 제어모듈(150)과 함께 초음파 방출을 제어할 수 있는 스위치(110)가 손잡이부(101)의 일측에 배치될 수 있다.
이에, 본 실시예의 초음파 시술장치(10)는 사용자 또는 시술자에 의해 핸드피스(100)의 스위치(110)가 눌려진 상태에서 초음파 카트리지(200)로부터 초음파가 발진되어 외부로 방출되되, 제어모듈(150)에 의해 초음파의 조사강도(세기), 조사시간 또는 조사주기가 제어되어 외부로 방출될 수 있다. 이러한 제어모듈(150)의 구성 및 동작은 후에 상세히 설명하기로 한다.
핸드피스(100)의 장착홈(102)에는 초음파 카트리지(200)의 입력단자(205)에 대응되는 위치에 전원단자(105)가 배치될 수 있다. 전원단자(105)는 초음파 카트리지(200)가 장착홈(102)에 장착되었을 때 입력단자(205)와 전기적으로 연결됨으로써, 핸드피스(100)를 통해 초음파 카트리지(200)로 구동전원 및 제어신호가 전달될 수 있다.
또한, 장착홈(102)의 일단에는 장착된 초음파 카트리지(200)가 분리되지 않도록 고정시키는 고정브라켓(103)이 배치될 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)에도 상기 고정브라켓(103)에 결합되는 고정 홈 또는 홀(미도시)이 구비될 수 있다.
이러한 핸드피스(100)는 연결케이블을 통해 본체(미도시)와 연결될 수 있으며, 본체로부터 초음파 방출을 위한 구동전원을 제공받아 초음파 카트리지(200)로 출력할 수 있다. 물론, 전술된 핸드피스(100)의 제어모듈(150)에 의해 초음파 카트리지(200)로 인가되는 구동전원이 제어됨으로써, 초음파 카트리지(200)를 통한 초음파 조사강도, 조사시간 또는 조사주기가 변경될 수 있다.
여기서, 본체로부터 핸드피스(100)로 제공되는 구동전원은 PWM신호일 수 있다. 이에, 핸드피스(100)의 제어모듈(150)은 상기 PWM 신호의 진폭 또는 듀티비가 가변되도록 제어하여 출력함으로써 초음파 카트리지(200)를 통한 초음파의 조사강도 또는 조사주기를 제어할 수 있다.
도 4는 도 2의 제어모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 제어모듈(150)은 센서유닛(151) 및 출력제어유닛(155)을 포함할 수 있다.
센서유닛(151)은 접촉감지센서(152), 수분감지센서(153) 및 위치감지센서(154)를 포함할 수 있다. 여기서, 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 접촉감지센서(152)와 수분감지센서(153)는 초음파 카트리지(200)의 일면에서 방출구(210)에 인접되도록 하나 이상 배치될 수 있다. 위치감지센서(154)는 핸드피스(100)의 내부 및 초음파 카트리지(200)의 내부 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
접촉감지센서(152)는 초음파 카트리지(200)의 일면, 즉 방출구(210)와 사용자 피부의 정상 접촉여부를 감지할 수 있다. 접촉감지센서(152)는 광신호의 수신여부를 감지하는 광센서로 구성될 수 있다. 이러한 접촉감지센서(152)는 초음파 카트리지(200)의 본체(201) 일면에서 방출구(210)를 중심으로 일측 및 타측에 서로 대향되도록 배치될 수 있다.
수분감지센서(153)는 초음파 카트리지(200)의 일면이 사용자의 피부에 접촉되었을 때, 사용자의 피부 내 수분함유량을 감지할 수 있다. 수분감지센서(153)는 초음파 카트리지(200)의 본체(201) 일면에서 방출구(210)를 둘러싸도록 하나 이상 배치될 수 있다.
위치감지센서(154)는 시술자 또는 사용자에 의해 핸드피스(100) 또는 이에 결합된 초음파 카트리지(200)가 이동될 때 이들의 위치 변화를 감지할 수 있다. 이러한 위치감지센서(154)는 하나 이상의 가속도센서 또는 자이로센서일 수 있다. 이에, 위치감지센서(154)는 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 이동, 이동속도, 이동가속도, 각속도, 위치, 이동방향, 기울기 및 이들의 변위 중 적어도 하나 이상을 감지할 수 있다.
출력제어유닛(155)은 센서유닛(151)에서 출력된 감지결과에 기초하여 초음파 카트리지(200)에 인가되는 구동전원을 가변하여 출력할 수 있다. 출력제어유닛(155)은 접촉판단부(156), 수분량판단부(157), 위치판단부(158) 및 가변출력부(159)를 포함할 수 있다.
접촉판단부(156)는 접촉감지센서(152)의 감지결과에 기초하여 초음파 카트리지(200)와 사용자 피부 간 정상 접촉여부를 판단할 수 있다.
수분량판단부(157)는 수분감지센서(153)의 감지결과에 기초하여 사용자의 피부 내 수분함유량을 분석하여 판단할 수 있다.
위치판단부(158)는 위치감지센서(154)의 감지결과에 기초하여 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 위치 변화 정도를 분석하고, 그에 따른 이동방향 및 이동속도를 판단할 수 있다.
가변출력부(159)는 접촉판단부(156), 수분량판단부(157) 및 위치판단부(158) 중 적어도 하나의 판단 결과에 기초하여 초음파 카트리지(200)로 출력되는 구동전원의 진폭 또는 듀티비 중 적어도 하나를 가변하여 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파는 그 조사강도 또는 조사주기가 제어되어 사용자의 피부로 조사될 수 있다.
예컨대, 접촉판단부(156)에 의해 초음파 카트리지(200)와 사용자 피부 간 정상 접촉, 즉 피부에 밀착되어 접촉되었음이 판단되면, 가변출력부(159)는 수분량판단부(157)의 판단결과에 기초하여 구동전원의 진폭을 가변하여 출력함으로써, 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파의 조사강도를 변화시킬 수 있다.
이때, 수분량판단부(157)에서 판단된 수분함유량이 기준값, 즉 기준수분함유량값 이상인 경우에, 가변출력부(159)는 구동전원의 진폭이 감소시켜 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파의 조사강도가 감소될 수 있다.
반면에, 수분량판단부(157)에서 판단된 수분함유량이 기준수분함유량값 미만인 경우에, 가변출력부(159)는 구동전원의 진폭을 증가시켜 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파의 조사강도가 증가될 수 있다.
이렇게 가변출력부(159)는 사용자의 피부 수분함유량 따라 초음파 카트리지(200)로 출력되는 구동전원의 진폭을 증가 또는 감소시킴으로써, 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)로부터 방출되는 초음파의 강도가 감소 또는 증가될 수 있다.
여기서, 피부의 수분함유량이 증가될수록 피부 내부로 초음파의 침투율이 증가되므로, 가변출력부(159)는 수분함유량에 따라 반비례되도록 구동전원의 진폭을 가변시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 초음파 시술장치(10)는 사용자의 피부 수분상태가 달라지더라도 사용자의 피부 조직 내부에서 최적의 위치에 초음파가 조사되어 열적병변이 형성되도록 함으로써, 초음파 시술의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 가변출력부(159)는 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파의 조사강도와 함께 조사시간이 변화되도록 구동전원을 가변할 수도 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 피부의 수분함유량이 높을수록 초음파의 침투율이 증가되므로, 가변출력부(159)는 초음파 카트리지(200)로부터 출력되는 초음파의 조사시간이 감소되도록 구동전원의 진폭과 함께 듀티비를 감소시킬 수 있다. 또한, 피부의 수분함유량이 낮을수록 초음파의 침투율이 감소되므로, 가변출력부(159)는 초음파 카트리지(200)로부터 출력되는 초음파의 조사시간이 증가되도록 구동전원의 진폭과 함께 듀티비를 증가시킬 수 있다.
또한, 접촉판단부(156)에 의해 초음파 카트리지(200)와 사용자 피부 간 정상 접촉이 판단되고, 수분량판단부(157)의 판단결과에 기초하여 구동전원의 진폭이 가변된 경우에, 가변출력부(159)는 위치판단부(158)의 판단결과에 기초하여 구동전원의 듀티비를 가변하여 출력함으로써, 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파의 조사주기를 변화시킬 수 있다.
이때, 위치판단부(158)에 의해 판단된 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 위치변화가 따른 이동속도가 기준값, 즉 기준속도값 이상인 경우에, 가변출력부(159)는 구동전원의 듀티비를 증가시켜 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파의 조사주기가 짧아질 수 있다.
반면에, 위치판단부(158)에 의해 판단된 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 위치 변화가 따른 이동속도가 기준속도값 미만인 경우에, 가변출력부(159)는 구동전원의 듀티비를 감소시켜 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파의 조사주기가 길어질 수 있다.
이렇게 가변출력부(159)는 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 이동속도에 따라 초음파 카트리지(200)로 출력되는 구동전원의 듀티비를 증가 또는 감소시킴으로써, 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)에서 초음파의 조사주기가 증가 또는 감소될 수 있다.
여기서, 가변출력부(159)는 이동속도에 따라 비례되도록 구동전원의 듀티비를 가변시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 초음파 시술장치(10)는 시술자 또는 사용자에 의한 핸드피스(100)의 조작 속도가 달라지더라도 사용자의 피부 조직 내부에서 최적의 간격으로 열적병변이 형성되도록 함으로써, 초음파 시술의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 접촉판단부(156)에 의해 초음파 카트리지(200)와 사용자 피부 간 정상 접촉이 판단되지 않으면, 가변출력부(159)는 초음파 카트리지(200)로 구동전원의 출력을 중단할 수 있다. 이에, 본 발명의 초음파 시술장치(10)는 초음파 카트리지(200)가 사용자의 피부에 정상 접촉된 상태에서 초음파 카트리지(200)에 구동전원이 인가되어 사용자의 피부에 초음파가 조사되도록 함으로써, 초음파 시술의 안정성을 항상시킬 수 있다.
또한, 위치판단부(158)에 의해 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 위치변화가 판단되지 않으면, 가변출력부(159)는 초음파 카트리지(200)로 구동전원의 출력을 중단할 수 있다. 이에, 본 발명의 초음파 시술장치(10)는 초음파 카트리지(200)의 위치변화에 따라 초음파 카트리지(200)에 구동전원이 인가되어 사용자의 피부에 초음파가 조사되도록 함으로써, 초음파 시술의 안정성을 항상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 제어모듈(150)의 센서유닛(151)은 피부의 유분함유량을 감지하는 유분감지센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 유분감지센서는 전술된 수분감지센서(153)와 함께 초음파 카트리지(200)의 일면에 하나 이상 배치될 수 있다.
또한, 출력제어유닛(155)에는 상기 유분감지센서의 감지결과로부터 사용자의 피부 내 유분함유량을 분석하여 판단하는 유분량판단부(미도시)가 구비될 수 있다.
그리고, 가변출력부(159)는 유분량판단부의 판단결과에 기초하여 초음파 카트리지(200)로 출력되는 구동전원의 진폭을 가변하여 출력할 수 있다. 여기서, 피부의 유분함유량이 증가될수록 피부 내부로 초음파의 침투율이 증가되므로, 가변출력부(159)는 판단된 유분함유량에 따라 이와 반비례되도록 구동전원의 진폭을 가변시킬 수 있다. 이에, 본 발명의 초음파 시술장치(10)는 사용자의 피부 유분상태가 달라지더라도 사용자의 피부조직 내부에서 최적의 위치에 초음파가 조사되어 열적병변이 형성되도록 함으로써, 초음파 시술의 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 초음파 시술장치(10)는 초음파 카트리지(200)의 사용자 피부 접촉여부, 사용자의 피부 수분함유량 및 초음파 카트리지(200)의 위치변화에 따른 이동속도 중 적어도 하나에 따라 핸드피스(100)로부터 초음파 카트리지(200)로 출력되는 구동전원의 진폭 또는 듀티비를 가변함으로써, 초음파 시술에 따른 효율성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 시술장치의 동작방법을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 고강도 집속 초음파 시술장치의 동작 예시도이다.
이하에서는, 사용자의 피부 리프팅 또는 타이트닝 시술을 위한 고강도 집속 초음파 시술장치(10)의 동작방법을 예로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지는 않으며, 사용자의 피하 지방층 감소 또는 제거 시술에서도 동일한 동작방법이 사용될 수 있다.
먼저, 핸드피스(100)의 일측에 초음파 카트리지(200)가 장착될 수 있다. 이때, 핸드피스(100)의 제어모듈(150)은 초음파 카트리지(200)의 정상 장착을 판단할 수 있다.
다음으로, 핸드피스(100)의 제어모듈(150)은 초음파 카트리지(200)와 사용자의 피부 간 정상접촉을 판단할 수 있다(S10).
초음파 카트리지(200)의 일면, 즉 사용자의 피부에 접촉되는 면에는 초음파가 방출되는 방출구(210)를 중심으로 한 쌍의 접촉감지센서(152)가 배치될 수 있다. 접촉감지센서(152)는 사용자의 피부에 초음파 카트리지(200)의 일면이 접촉되는 지를 감지할 수 있다. 그리고, 출력제어유닛(155)의 접촉판단부(156)는 접촉감지센서(152)의 감지결과에 따라 사용자의 피부와 초음파 카트리지(200) 간 정상접촉, 즉 밀착접촉을 판단할 수 있다.
접촉판단부(156)에 의해 초음파 카트리지(200)와 사용자 피부 간 정상접촉이 판단되면(Y), 출력제어유닛(155)의 수분량판단부(157)는 사용자의 피부에 접촉된 수분감지센서(153)의 감지결과에 기초하여 피부 수분함유량을 판단할 수 있다(S20).
이어, 가변출력부(159)는 수분량판단부(157)에서 판단된 피부 수분함유량을 기준 수분함유량과 비교하고, 그 결과에 따라 초음파 카트리지(200)로 인가되는 구동전원의 진폭을 가변하여 출력함으로써, 상기 초음파 카트리지(200)로부터 방출되는 초음파의 조사강도가 가변되도록 할 수 있다(S30).
예컨대, 수분량판단부(157)에서 판단된 사용자의 피부 수분함유량이 기준 수분함유량값 이상이면, 가변출력부(159)는 구동전원의 진폭을 감소하여 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)는 진폭이 감소된 구동전원에 따라 조사강도가 감소된 초음파를 사용자의 피부로 출력할 수 있다(S40).
반면에, 수분량판단부(157)에서 판단된 사용자의 피부 수분함유량이 기준 수분함유량값 미만이면, 가변출력부(159)는 구동전원의 진폭을 증가하여 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)는 진폭이 증가된 구동전원에 따라 조사강도가 증가된 초음파를 사용자의 피부로 출력할 수 있다(S50).
이때, 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)는 현재의 위치, 즉 초음파 카트리지(200)의 방출구(210)가 사용자의 피부에 밀착 접촉된 위치에서 진폭이 가변된 구동전원에 따라 조사강도가 가변된 초음파를 사용자의 피부로 1회 출력할 수 있다.
또한, 전술된 바와 같이, 센서유닛(151)에 유분감지센서가 구비되어 유분량판단부에 의해 피부 내 유분함유량이 판단되는 경우에, 가변출력부(159)는 판단된 유분함유량과 기준유분함유량값이 비교 결과에 따라 유분함유량에 반비례되도록 구동전원의 진폭을 가변하여 출력할 수도 있다.
한편, 접촉판단부(156)에 의해 초음파 카트리지(200)와 사용자 피부 간 비정상접촉이 판단되면(N), 출력제어유닛(155)은 초음파 카트리지(200)로 구동전원의 출력을 중단하여 상기 초음파 카트리지(200)가 대기상태, 즉 초음파 출력이 대기되도록 할 수 있다(S70).
다음으로, 가변출력부(159)에 의해 초음파 카트리지(200)로부터 조사강도가 가변된 초음파의 출력이 한번 이루어진 후, 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)가 일 방향으로 소정 이동될 수 있다.
이에, 위치판단부(158)는 위치감지센서(154)에 의해 감지된 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 위치변화에 기초하여 초음파 카트리지(200)의 이동속도를 판단할 수 있다(S50).
계속해서, 가변출력부(159)는 위치판단부(158)에서 판단된 이동속도를 기준속도값과 비교하고, 그 결과에 따라 초음파 카트리지(200)로 인가되는 구동전원의 듀티비를 가변하여 출력함으로써, 상기 초음파 카트리지(200)로부터 방출되는 초음파의 조사주기가 가변되도록 할 수 있다(S60).
예컨대, 위치판단부(158)에서 판단된 이동속도가 기준속도값 이상인 경우에, 가변출력부(159)는 구동전원의 듀티비를 증가하여 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)는 듀티비가 증가된 구동전원에 따라 조사주기가 짧아진 초음파를 사용자의 피부로 출력할 수 있다(S40).
반면에, 위치판단부(158)에서 판단된 이동속도가 기준속도값 미만인 경우에, 가변출력부(159)는 구동전원의 듀티비를 감소하여 출력할 수 있다. 이에, 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)는 듀티비가 감소된 구동전원에 따라 조사주기가 길어진 초음파를 사용자의 피부로 출력할 수 있다(S40).
이때, 가변출력부(159)로부터 초음파 카트리지(200)로 출력되는 구동전원, 즉 듀티비가 가변된 구동전원은 앞서 수분량판단부(157) 및 가변출력부(159)에 의해 진폭이 가변된 상태일 수 있다.
그리고, 초음파 카트리지(200)의 트랜스듀서(250)는 이동된 위치에서 진폭 및 듀티비가 가변된 구동전원에 따라 조사강도 및 조사주기가 가변된 초음파를 사용자의 피부로 1회 출력할 수 있다.
한편, 위치판단부(158)에 의해 초음파 카트리지(200)의 이동속도가 판단되지 않으면, 다시 말해 위치감지센서(154)에 의해 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 위치변화가 감지되지 않으면(N), 출력제어유닛(155)은 초음파 카트리지(200)로 구동전원의 출력을 중단하여 상기 초음파 카트리지(200)가 대기상태, 즉 초음파 출력이 대기되도록 할 수 있다(S70).
도 6을 참조하면, 피부조직(1)은 그 표면으로부터 진피층(1a), 피하 지방층(1b) 및 근육층(1c)의 순으로 이루어질 수 있다. 그리고, 본 실시예의 초음파 시술장치(10)는 초음파 카트리지(200)로부터 출력된 고강도 집속 초음파로 사용자의 피부 진피층(1a)에 열적병변들(A, B, C)을 형성할 수 있다.
이때, 본 실시예의 초음파 시술장치(10)는 초음파 카트리지(200)의 정상적인 피부 접촉여부에 따라 초음파의 출력이 제어될 수 있다. 또한, 초음파 카트리지(200)가 피부에 정상적으로 접촉되었다 하더라도, 초음파 카트리지(200)의 위치변화가 없는 경우에는 현재의 접촉위치에서 한번의 초음파 출력만이 이루어지도록 제어될 수 있다. 이에, 본 발명은 초음파 시술의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 초음파 시술장치(10)는 사용자의 피부 수분함유량에 따라 초음파 출력의 세기, 즉 조사강도가 가변되도록 제어될 수 있다. 이때, 초음파 시술장치(10)는 수분함유량에 반비례되도록 초음파의 조사강도를를 가변할 수 있다. 이에, 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자의 피부 진피층(1a)에는 표면으로부터 동일한 깊이(d1)에 다수의 열적병변들(A, B, C)이 형성될 수 있다.
여기서, 열적병변들(A, B, C) 각각은 0.5mm 내지 1.5mm의 직경을 갖는 구형, 타원형 또는 물방울형으로 형성될 수 있다. 이러한 열적병변들(A, B, C)은 1.5mm, 3.0mm 및 4.5mm 중에서 선택된 어느 하나의 깊이(d1)에 형성되는 것이 바람직할 수 있으며, 그 직경은 대략 1.0mm±0.2mm 내외로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 본 실시예의 초음파 시술장치(10)는 핸드피스(100) 또는 초음파 카트리지(200)의 위치변화에 따른 이동속도에 따라 초음파의 출력 주기, 즉 조사주기가 가변될 수 있다. 이때, 초음파 시술장치(10)는 이동속도에 반비례되도록 초음파의 조사주기를 가변할 수 있다. 이에, 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자의 피부 진피층(1a)에는 초음파 카트리지(200)의 이동에 따라 다수의 열적병변들(A, B, C)이 형성되되, 이들이 일정한 간격(d2)으로 이격되도록 형성될 수 있다.
여기서, 열적병변들(A, B, C)은 0.5mm 내지 2.0mm 미만의 간격(d2)을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 열적병변들(A, B, C)은 앞서 사용자의 피부 수분함유량에 따라 제어된 가변된 조사강도에 의해 서로 동일한 깊이(d1)에 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 초음파 시술장치(10)는 사용자의 피부 수분함유량 및 초음파 카트리지(200)의 이동속도에 따라 상기 초음파 카트리지(200)에서 출력되는 초음파의 조사강도 및 조사주기를 가변시킴으로써, 피부 진피층(1a) 내에 다수의 열적병변들(A, B, C)을 동일 깊이 및 동일 간격으로 형성할 수 있으며, 이로 인해 초음파 시술의 효율성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 전술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
10: 고강도집속 초음파 시술장치 100: 핸드피스
150: 제어모듈 151: 센서유닛
152: 접촉감지센서 153: 수분감지센서
154: 위치감지센서 155: 출력제어유닛
156: 접촉판단부 157: 수분량판단부
158: 위치판단부 159: 가변출력부
200: 초음파 카트리지 210: 방출구
250: 트랜스듀서

Claims (10)

  1. 핸드피스의 일측에 탈착 가능하도록 결합되며, 상기 핸드피스로부터 제공된 구동전원에 따라 고강도 집속 초음파를 생성하여 일면의 방출구를 통해 사용자의 피부로 출력하는 초음파 카트리지; 및
    사용자의 피부 내 수분함유량 감지결과에 따라 상기 구동전원의 진폭을 가변하여 상기 초음파 카트리지로 출력하는 제어모듈을 포함하고,
    상기 초음파 카트리지는 가변된 진폭의 구동전원에 따라 상기 고강도 집속 초음파의 조사강도를 변화시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 시술장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 초음파 카트리지의 일면에 하나 이상 배치된 수분감지센서; 및
    상기 수분감지센서의 감지결과에 따른 상기 수분함유량과 반비례되도록 상기 구동전원의 진폭을 가변하여 출력하는 가변출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 시술장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가변출력부는,
    상기 수분함유량이 기준수분함유량값 이상이면 상기 구동전원의 진폭을 감소시켜 출력하고, 상기 수분함유량이 상기 기준수분함유량값 미만이면 상기 구동전원의 진폭을 증가시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 시술장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수분감지센서는,
    상기 초음파 카트리지의 일면에서 상기 방출구를 둘러싸도록 하나 이상 배치된 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 시술장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 핸드피스 및 초음파 카트리지 중 적어도 하나에 구비되어 상기 초음파 카트리지의 이동에 따른 위치변화를 감지하는 위치감지센서; 및
    상기 위치감지센서의 감지결과로부터 상기 초음파 카트리지의 이동속도를 판단하는 위치판단부를 더 포함하고,
    상기 제어모듈은,
    상기 초음파 카트리지의 이동속도에 따라 상기 구동전원의 듀티비를 가변하여 출력하고,
    상기 초음파 카트리지는 가변된 듀티비의 구동전원에 따라 상기 고강도 집속 초음파의 조사주기를 변화시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 시술장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 이동속도가 기준속도값 이상이면 상기 구동전원의 듀티비를 증가시켜 출력하고, 상기 이동속도가 상기 기준속도값 미만이면 상기 구동전원의 듀티비를 감소시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 시술장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 초음파 카트리지의 일면에 하나 이상 배치된 접촉감지센서; 및
    상기 접촉감지센서의 감지결과로부터 상기 초음파 카트리지와 사용자 피부 간 정상 접촉여부를 판단하는 접촉판단부를 더 포함하고,
    상기 제어모듈은,
    상기 접촉판단부의 판단결과에 따라 상기 구동전원의 출력를 제어하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 시술장치.
  8. 초음파 카트리지와 사용자 피부 간 정상접촉이 판단되면, 하나 이상의 수분감지센서를 통해 사용자 피부의 수분함유량을 감지하는 단계;
    핸드피스의 제어모듈이 감지된 상기 수분함유량에 기초하여 구동전원의 진폭을 가변하여 상기 초음파 카트리지로 출력하는 단계; 및
    상기 초음파 카트리지가 가변된 진폭의 구동전원에 따라 고강도 집속 초음파의 조사강도를 변화시켜 사용자의 피부로 출력하는 단계를 포함하는 고강도 집속 초음파 시술장치의 동작방법.
  9. 제8항에 있어서,
    초음파 카트리지와 사용자 피부 간 정상접촉이 판단되지 않으면,
    상기 제어모듈이 상기 구동전원의 출력을 중단하여 상기 초음파 카트리지의 초음파 출력을 대기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 시술장치의 동작방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수분함유량에 기초하여 구동전원의 진폭을 가변하여 상기 초음파 카트리지로 출력하는 단계 후에,
    위치감지센서를 통해 상기 초음파 카트리지의 이동에 따른 위치변화를 감지하는 단계;
    감지된 위치변화로부터 상기 초음파 카트리지의 이동속도를 판단하는 단계;
    상기 제어모듈이 상기 이동속도에 기초하여 상기 구동전원의 듀티비를 가변하여 출력하는 단계; 및
    상기 초음파 카트리지가 가변된 듀티비의 구동전원에 따라 고강도 집속 초음파의 조사주기를 변화시켜 사용자의 피부로 출력하는 단계를 더 포함하는 고강도 집속 초음파 시술장치의 동작방법.


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KR20070065332A (ko) 2004-09-24 2007-06-22 가이디드 테라피 시스템스, 엘.엘.씨. 조합식 초음파 치료 방법 및 시스템
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