KR20230150075A - 고강도 집속 초음파 생성 장치 - Google Patents

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KR20230150075A
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Abstract

본 발명은 고강도 집속 초음파 생성 장치에 관한 것이다. 고강도 집속 초음파 생성 장치는 샷 시작점부터 샷 종료점까지 고강도 집속 초음파를 밀착된 피부 하부의 조직에만 조사하여 복수의 초음파 응고점을 생성하는 고강도 집속 초음파 카트리지, 상기 고강도 집속 초음파 카트리지가 분리 가능하게 결합되는 핸드피스 및 상기 핸드피스를 통해 상기 고강도 집속 초음파 카트리지와 전기적으로 결합되고, 상기 밀착 영역에 기초하여 상기 샷 시작점 및 상기 샷 종료점을 결정하며, 상기 샷 시작점 및 상기 샷 종료점 사이에서 상기 고강도 집속 초음파를 생성하도록 상기 고강도 집속 초음파 카트리지를 구동시키는 구동 신호를 생성하는 제어 콘솔을 포함할 수 있다.

Description

고강도 집속 초음파 생성 장치{Apparatus of generating high-intensity focused ultrasound}
본 발명은 고강도 집속 초음파 생성 장치에 관한 것이다.
외과적 수술과 비교할 때, 출혈, 감염 및 흉터 발생 위험성이 적으며 치료 후 바로 일상생활이 가능한 비절개 치료에 대한 인기가 최근 들어 증가하고 있다. 비절개 치료 방법은, 예를 들어, 레이저, 초음파 등을 피부 내부로 전달하여 치료한다.
고강도 집속 초음파(HIFU, High-Intensity Focused Ultrasound)는, 비침습적 치료에 주로 사용된다. 고강도 집속 초음파는 몸 안 병변을 선택적으로 응고, 괴사 및 사멸시킬 수 있다. 특히, 고강도 집속 초음파를 이용하면, 비침습적/무마취 치료가 가능하며, 병변의 정확한 치료 및 반복 치료가 가능하다. 이로 인해, 종양 치료(자궁근종, 간암, 유방암 등), 지방 및 주름 제거 등의 다양한 분야에서 사용되고 있다.
고강도 집속 초음파는 비 침습적으로 피부 안쪽까지(진피, 피하지방) 에너지를 전달하여 치료를 가능하게 하는 반면, 피부 표면(표피) 근처 치료시 부작용을 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 고강도 집속 초음파 카트리지와 피부가 밀착되지 않으면 트랜스듀서가 고강도 집속 초음파를 생성하지 않을 수 있다.
한국 등록특허공보 제10-2304960호
피부와의 접촉 상태에 따라 일렬로 형성되는 초음파 응고점의 개수를 조절하는 고강도 집속 초음파 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 피부와의 접촉 상태에 따라 일렬로 형성되는 초음파 응고점의 개수를 조절하는 고강도 집속 초음파 생성 장치를 제공한다. 고강도 집속 초음파 생성 장치는 샷 시작점부터 샷 종료점까지 고강도 집속 초음파를 밀착된 피부 하부의 조직에만 조사하여 복수의 초음파 응고점을 생성하는 고강도 집속 초음파 카트리지, 상기 고강도 집속 초음파 카트리지가 분리 가능하게 결합되는 핸드피스 및 상기 핸드피스를 통해 상기 고강도 집속 초음파 카트리지와 전기적으로 결합되고, 상기 밀착 영역에 기초하여 상기 샷 시작점 및 상기 샷 종료점을 결정하며, 상기 샷 시작점 및 상기 샷 종료점 사이에서 상기 고강도 집속 초음파를 생성하도록 상기 고강도 집속 초음파 카트리지를 구동시키는 구동 신호를 생성하는 제어 콘솔을 포함할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 고강도 집속 초음파 카트리지는 바닥면에 음향적으로 투명한 초음파 투과창을 가진 카트리지 하우징, 상기 카트리지 하우징에 배치되며, 상기 핸드피스에 전기적으로 연결하기 위한 카트리지 커넥터, 상기 카트리지 하우징에 수용되며, 상기 구동 신호에 따라 상기 고강도 집속 초음파를 상기 초음파 투과창을 통해 상기 피부에 인가하는 트랜스듀서, 상기 구동 신호에 따라 상기 트랜스듀서를 상기 시작점으로부터 상기 종료점까지 이동시키는 이동 메커니즘 및 상기 바닥면에 배치되어 상기 밀착 영역을 감지하는 접촉 감지부를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 접촉 감지부는 상기 초음파 투과창의 길이 방향을 따라 일렬로 배치되며, 압력을 측정하는 접촉 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 접촉 감지부는 상기 초음파 투과창의 길이 방향을 따라 연장된 전극의 복수 지점에서 저항값을 측정하는 접촉 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 핸드피스는 상기 고강도 집속 초음파 카트리지가 분리 가능하게 결합되는 핸드피스 하우징, 상기 핸드피스 하우징에 배치되며, 상기 고강도 집속 초음파 카트리지에 상기 구동 신호를 전달하는 핸드피스 커넥터 및 상기 피부를 향해 배치된 상기 핸드피스 하우징의 바닥면에 배치되어 상기 밀착 영역을 감지하는 접촉 감지부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 고강도 집속 초음파 카트리지는 바닥면에 음향적으로 투명한 초음파 투과창을 가진 카트리지 하우징, 상기 카트리지 하우징에 배치되며, 상기 핸드피스에 전기적으로 연결하기 위한 카트리지 커넥터, 상기 카트리지 하우징에 수용되며, 상기 구동 신호에 따라 상기 고강도 집속 초음파를 상기 초음파 투과창을 통해 상기 피부에 인가하는 트랜스듀서 및 상기 구동 신호에 따라 상기 트랜스듀서를 상기 시작점으로부터 상기 종료점까지 이동시키는 이동 메커니즘을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 접촉 감지부는 상기 초음파 투과창의 길이 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 피부까지의 거리를 측정하는 접촉 센서를 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
일 실시예로, 상기 접촉 센서는 상기 초음파 투과창의 양측에 배치되되, 상기 시작점 및 상기 종료점은 양측에 배치된 상기 접촉 센서가 공통적으로 감지한 밀착 영역에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예로, 상기 제어 콘솔은 상기 접촉 감지부로부터 수신된 접촉 감지 신호에 의해 상기 밀착 영역을 검출하며, 검출된 밀착 영역에 의해 샷 시작점 및 상기 샷 종료점을 결정하는 밀착 영역 검출부, 상기 이동 메커니즘을 구동하여 상기 트랜스듀서를 상기 샷 시작점부터 상기 샷 종료점까지 이동시키는 이동 제어부, 상기 트랜스듀서를 구동하여 상기 고강도 집속 초음파를 상기 피부 하부의 조직에 조사하도록 하는 고강도 집속 초음파 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 이동 메커니즘에 의해 이동하는 상기 트랜스듀서의 위치를 결정하는 위치 검출부를 더 포함하며, 상기 고강도 집속 초음파 제어부는 상기 위치 검출부에 의해 결정된 이격 거리마다 상기 트랜스듀서를 구동할 수 있다.
일 실시예로, 상기 밀착 영역 검출부는 시간 순서상 연속하여 검출된 두 밀착 영역에서 중첩 영역을 검출하며, 상기 중첩 영역이 검출되면 상기 샷 시작점을 이격 거리만큼 이동시킬 수 있다.
일 실시예로, 상기 밀착 영역 검출부는 시간 순서상 연속하여 검출된 두 밀착 영역에서 중첩 영역을 검출하며, 상기 고강도 집속 초음파 제어부는 상기 중첩 영역이 검출되면 상기 트랜스듀서가 이격 거리만큼 이동한 후부터 구동할 수 있다.
본 발명에 따르면, 부분적으로 형성된 밀착 영역에만 고강도 집속 초음파를 조사할 수 있어서, 고저 차이가 있는 영역에도 고강도 집속 초음파를 조사할 수 있게 된다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다.
도 1은 고저 차이가 큰 시술 부위에 적용할 수 있는 고강도 집속 초음파 생성 장치를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 고강도 집속 초음파 생성 장치의 일 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 고강도 집속 초음파 카트리지와 밀착 영역간 관계에 따라 초음파 응고점의 개수를 조절하는 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 복수의 접촉 센서를 이용하여 밀착 영역을 결정하는 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 고강도 집속 초음파 생성 장치의 다른 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 고강도 집속 초음파 카트리지와 밀착 영역간 관계에 따라 초음파 응고점을 동일 깊이에 형성하는 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 기능, 특징, 실시예들은, 단독으로 또는 다른 실시예와 결합하여 구현될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위가 첨부된 도면에 도시된 형태에만 한정되는 것이 아님을 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”, “약” 등과 같은 표현은 실제 구현시 적용되는 마진이나 발생가능한 오차를 고려하기 위한 표현이다. 특별한 언급이 없는 한, “측면”, 또는 “수평”은 도면의 좌우 방향을 언급하기 위한 것이며, “수직”은 도면의 상하 방향을 언급하기 위한 것이다.
첨부된 도면 전체에 걸쳐서, 동일하거나 유사한 요소는 동일한 도면 부호를 사용하여 인용된다.
도 1은 고저 차이가 큰 시술 부위에 적용할 수 있는 고강도 집속 초음파 생성 장치를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
고강도 집속 초음파(High-intensity focused ultrasound; 이하 HIFU)의 주요 활용 분야 중 하나는 피부 주름 개선이다. 복수의 초음파 응고점을 피부 하부의 조직, 예를 들어, 표피 하부의 진피층이나 SMAS에 동일한 깊이로 형성하면, 피부 주름은 조직 재생에 의해 감소될 수 있다. HIFU는 주로 얼굴, 목 등에 시술된다.
얼굴 부위의 상당 면적을 점유하는 이마(10) 및 뺨(11)에서, 고저 차이는 다른 부위에 비해 상대적으로 작다. 따라서 이마(10) 및 뺨(11)은 바닥면 전체를 피부에 밀착해야만 동작하는 종래의 핸드피스(20)로도 시술할 수 있는 부위이다. 반면, 눈 주변, 광대뼈, 인중, 코 주변, 입술 주변의 턱 등 고저차가 심한 굴곡 부위(12)는 핸드피스(20)의 바닥면 전체를 밀착시키기 어렵다. 따라서 이러한 부위에 HIFU를 이용한 시술은 상당한 수준의 숙련도를 필요로 한다.
종래의 핸드피스(20)는 바닥면 전체가 피부에 밀착되어야만 HIFU를 피부에 조사할 수 있도록 고안되었다. 초음파 응고점이 형성되는 깊이가 달라지는 경우를 방지하기 위함이다. 핸드피스(20)에 배치된 접촉 센서는 바닥면 전체가 피부와 접촉하는지를 감지한다. 따라서 바닥면의 일부만 접촉할 수 있는 굴곡 부위(12)에서의 시술은 매우 어렵거나 사실상 불가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 생성 장치는 HIFU 카트리지(200; 도 2 참조)의 바닥면과 피부가 접촉한 영역(이하 밀착 영역)이 바닥면 전체 영역보다 작아도 동작할 수 있다. 예를 들어, 굴곡 부위(12)에 핸드피스(100)를 위치시키면, HIFU 카트리지(200)의 바닥면 일부는 피부와 접촉하지만, 나머지는 피부와 접촉하지 않는다. 핸드피스(100)를 통해 피부를 누르면 밀착 영역이 증가할 수는 있지만, 밀착 영역이 바닥면 전체에 형성되지는 않을 수 있다. 이렇게 밀착 영역이 바닥면의 일부에만 형성된 경우에도, 고강도 집속 초음파 생성 장치는 HIFU를 밀착 영역에만 조사할 수 있다.
도 2는 고강도 집속 초음파 생성 장치의 일 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 고강도 집속 초음파 생성 장치는 피부와의 접촉 상태에 따라 일렬로 형성되는 초음파 응고점의 개수를 적응적으로 조절할 수 있다. 즉, HIFU 카트리지(200)의 바닥면과 피부 사이에 형성된 밀착 영역에만 HIFU를 조사할 수 있다. 예시된 고강도 집속 초음파 생성 장치는 핸드피스(100), HIFU 카트리지(200) 및 제어 콘솔(300)를 포함할 수 있다.
핸드피스(100)는 시술자가 HIFU 카트리지(200)를 피부와 접촉시킨 상태로 피부상에서 이동시키기 위한 수단이다. 핸드피스(100)는 HIFU 카트리지(200)와 분리 가능하게 결합될 수 있다. 특히, 핸드피스(100)는 제어 콘솔(300) 및 HIFU 카트리지(200)간 구동 신호 및 접촉 감지 신호를 전달하는 역할을 할 수 있다.
핸드피스(100)는 HIFU 카트리지(200)가 분리 가능하게 결합되는 핸드피스 하우징(110)을 포함한다. 핸드피스 하우징(110)은 HIFU 카트리지(200)가 적어도 부분적으로 수용될 수 있는 수용 공간(130)을 가질 수 있다. HIFU 카트리지(200)와 전기적으로 연결되는 핸드피스 커넥터(130)는 수용 공간(130) 내부에 배치될 수 있다. 핸드피스 커넥터(130)는 케이블을 통해 전기적으로 제어 콘솔(300)에 연결되어 제어 콘솔(300)로 접촉 감지 신호를 전달하며, HIFU 카트리지(200)로 구동 신호를 전달할 수 있다. 추가적으로, 핸드피스(100)는 제어 콘솔(300)로 하여금 구동 신호를 발생시키도록 하는 트리거 신호를 생성하는 사용자 인터페이스, 예를 들어, 버튼을 포함할 수 있다.
HIFU 카트리지(200)는 피부 하부의 조직에 HIFU를 조사한다. HIFU는 조직의 일부는 HIFU에 의해 가열되어, 초음파 응고점이 생성된다. 초음파 응고점은 에너지량, 지속 시간, 초점 깊이 등을 제어하여, 단면으로 봤을 때, 원형, 타원형, 시가형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
HIFU 카트리지(200)는 바닥면에 음향적으로 투명한 초음파 투과창(250)을 가진 카트리지 하우징(210)을 포함한다. 카트리지 하우징(210)은 내부에 트랜스듀서(220) 및 이동 메커니즘(230)을 수용할 수 있다. 트랜스듀서(220)는 구동 신호에 따라 HIFU를 초음파 투과창을 통해 피부에 조사할 수 있다. 이동 메커니즘(230)은 트랜스듀서(220)를 카트리지 하우징(210) 내에서 초음파 투과창(250)의 길이 방향을 따라 선형 이동시킬 수 있다. 핸드피스 커넥터(130)와 전기적으로 연결되는 카트리지 커넥터(260)는 카트리지 하우징(210) 상에 배치될 수 있다.
복수의 초음파 응고점은 일렬로 형성되며, 적어도 일부 또는 전체 초음파 응고점들은 서로 이격될 수 있다. 여기서, 이격 거리는 밀착 영역에 걸쳐 일정할 수 있다. 밀착 영역은 HIFU 카트리지(200)의 바닥면의 일부 또는 전체에 형성될 수 있다. 밀착 영역이 바닥면의 일부에 형성되더라도, 복수의 초음파 응고점은 바닥면 일부에 형성된 밀착 영역에 일렬로 형성될 수 있다. 밀착 영역에 형성되는 초음파 응고점의 개수는 초음파 투과창(250)의 길이 방향에 나란하게 정의되는 샷 시작점 및 샷 종료점에 의해 결정될 수 있다.
카트리지 하우징(210)의 바닥면은 피부와 접촉한다. 접촉 감지부(240)는 카트리지 하우징(210)의 바닥면에 배치되어 밀착 영역을 감지할 수 있다. 접촉 감지부(240)는 초음파 투과창(250)의 길이 방향을 따라 일측 또는 양측에 일렬로 배치될 수 있다. 일 예로, 접촉 감지부(240)는 핸드피스(100)에 의해 피부에 인가된 압력 또는 피부와의 접촉에 따라 달라지는 전기 특성값을 측정하는 복수의 접촉 센서(240a, 240b, 240c, 240d, 240e; 도 3 참조)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 저항값, 전압값과 같은 전기 특성값은 피부와의 접촉에 따라 상이하게 측정될 수 있다. 일정 세기 이하의 압력은 접촉 없음으로 간주될 수 있다. 다른 예로, 접촉 감지부(240)는 초음파 투과창(250)의 길이 방향을 따라 연장된 전극(260U, 260D; 도 4 참조)으로 저항값을 측정하는 접촉 센서로 구성될 수 있다. 접촉 센서는 전극(260U, 260D)상의 복수 지점에서 저항값을 측정한다. 피부와 접촉한 부분의 저항값과 피부와 접촉하지 않은 부분의 저항값은 상이할 수 있다.
제어 콘솔(300)은 HIFU 카트리지(200)를 구동하여 복수의 초음파 응고점이 밀착 영역에 형성되도록 한다. 제어 콘솔(300)은 밀착 영역 검출부(310), 이동 제어부(320), 위치 검출부(330) 및 HIFU 제어부(340)를 포함할 수 있다.
접촉 감지부(240)로부터 접촉 감지 신호가 전달되면, 밀착 영역 검출부(310)는 밀착 영역을 검출할 수 있다. 예를 들어, 접촉 감지부(240)를 구성하는 모든 접촉 센서에서 일정 이상의 압력 또는 저항값이 생성되면, 밀착 영역은 바닥면 전체에 형성되었다고 결정될 수 있다. 한편, 연속적으로 배치된 일부 접촉 센서에서만 일정 이상의 압력 또는 저항값이 생성되면, 밀착 영역은 바닥면 일부에 형성되었다고 결정될 수 있다. 결정된 밀착 영역에 의해 샷 시작점 및 샷 종료점이 확정될 수 있다.
초음파 응고점간 이격 거리는 트랜스듀서(220)의 이동 속도 및 HIFU 조사 주기의 조합에 의해 결정될 수 있다. 이동 제어부(320)는 이동 메커니즘(230)을 구동하여 트랜스듀서(220)를 샷 시작점부터 샷 종료점까지 등속도 또는 가변 속도로 이동시킬 수 있다. HIFU 제어부(340)는 이동중인 트랜스듀서(220)를 일정 주기 또는 위치 검출부(330)에 의해 결정된 일정한 이격 거리마다 구동하여 HIFU를 피부 하부의 조직을 향해 조사하도록 할 수 있다. HIFU를 조사하기 시작하는 지점 및 조사를 종료하는 지점은 트랜스듀서(220)의 위치에 의해 결정된다. 위치 검출부(330)는 이동 메커니즘(230)에 의해 이동하는 트랜스듀서(220)의 위치를 결정할 수 있다.
도 3은 고강도 집속 초음파 카트리지와 밀착 영역간 관계에 따라 초음파 응고점의 개수를 조절하는 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a) 내지 (c)에서, 접촉 감지부(240)는 5개의 접촉 센서(240a, 240b, 204c, 240d, 240e)로 구성되며, 초음파 투과창(250)의 일측에 일렬로 배치된다. 트랜스듀서(220)는 가장 좌측의 초기 위치 Pint부터 우측으로 이동을 시작한다. 트랜스듀서(220)가 가장 우측의 최종 위치 Pend까지 이동할 수 있다. 초기 위치 Pint부터 최종 위치 Pend까지 이동시 트랜스듀서(220)에 의해 생성할 수 있는 초음파 응고점(400)의 최대 개수를 Smax이다.
도 3의 (a)는 밀착 영역 CA1이 HIFU 카트리지(200)의 바닥면 전체에 형성된 경우를 나타낸다. 접촉 감지부(240)는 전체 접촉 센서(240a, 240b, 204c, 240d, 240e)가 일정 이상의 압력 또는 저항값을 측정하면, HIFU 카트리지(200)의 바닥면 전체가 피부에 밀착되었다고 결정한다. 이 경우, 샷 시작점 Sst는 초기 위치 Pint와 실질적으로 동일하며, 샷 종료점 Send는 최종 위치 Pend와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 이동 메커니즘(230)이 트랜스듀서(220)를 이동시키기 시작하면, HIFU 제어부(340)는 샷 시작점 Sst부터 최종 위치 Pend까지 조사 주기로 HIFU를 조사할 수 있다. 샷 시작점 Sst부터 최종 위치 Pend 사이에 생성된 초음파 응고점의 개수는 Smax일 수 있다.
도 3의 (b)는 밀착 영역 CA2이 HIFU 카트리지(200)의 바닥면 일부에 형성된 경우를 나타낸다. 연속된 3개의 접촉 센서(240a, 240b, 204c)는 일정 이상의 압력 또는 저항값을 측정한 반면, 나머지 2개의 접속 센서(240d, 240e)는 일정 이하의 압력 또는 저항값을 측정하면, 접촉 감지부(240)는 밀착 영역이 접촉 센서(240a)와 접촉 센서(204c) 사이에 형성되었다고 결정한다. 이 경우, 샷 시작점 Sst는 초기 위치 Pint와 실질적으로 동일하지만, 샷 종료점 Send는 최종 위치 Pend보다 좌측이다. 예를 들어, 샷 종료점 Send는 접촉 센서(204c)와 동일하거나 그 주변일 수 있다. 따라서 이동 메커니즘(230)이 트랜스듀서(220)를 이동시키기 시작하면, HIFU 제어부(340)는 샷 시작점 Sst부터 샷 종료점 Send까지 조사 주기로 HIFU를 조사하여 초음파 응고점(400)을 형성할 수 있다. 샷 시작점 Sst부터 최종 위치 Pend 사이에 생성된 초음파 응고점의 개수는 Smax보다 작다. 한편, 샷 종료점 Send와 최종 위치 Pend 사이는 응고점 미형성 구간(410)이다.
도 3의 (c)는 밀착 영역 CA3이 HIFU 카트리지(200)의 바닥면 일부에 형성된 경우를 나타낸다. 연속된 3개의 접촉 센서(240c, 240d, 204e)는 일정 이상의 압력 또는 저항값을 측정한 반면, 나머지 2개의 접속 센서(240a, 240b)는 일정 이하의 압력 또는 저항값을 측정하면, 접촉 감지부(240)는 밀착 영역이 접촉 센서(240c와 접촉 센서(204e) 사이에 형성되었다고 결정한다. 이 경우, 샷 시작점 Sst는 초기 위치 Pint보다 우측이며, 샷 종료점 Send는 최종 위치 Pend와 실질적으로 동일하다. 따라서 이동 메커니즘(230)이 트랜스듀서(220)를 이동시키기 시작하면, HIFU 제어부(340)는 샷 시작점 Sst까지는 트랜스듀서(220)를 구동하지 않으며, 샷 시작점 Sst부터 샷 종료점 Send까지 조사 주기로 HIFU를 조사하여 초음파 응고점(400)을 형성할 수 있다. 샷 시작점 Sst부터 최종 위치 Pend 사이에 생성된 초음파 응고점의 개수는 Smax보다 작다. 한편, 초기 위치 Pint와 샷 시작점 Sst 사이는 응고점 비형성 구간(410)이다.
도 4는 복수의 접촉 센서를 이용하여 밀착 영역을 결정하는 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)를 함께 참조하면, 접촉 감지부는 초음파 투과창(250)의 양측에 배치될 수 있다. 접촉 감지부는 압력 또는 전기 특성값을 측정하는 복수의 측정 센서(240U, 240D)로 구성될 수 있다. 한편, 접촉 감지부는 초음파 투과창(250)의 길이 방향을 따라 연장된 전극(260U, 260D)으로 구성될 수 있다. 전기 특성값, 예를 들어, 전압 또는 저항은 전극(260U, 260D)상의 복수 지점에서 측정될 수 있다. 밀착 영역이 형성된 위치에 따라 복수의 지점에서 측정되는 전기 특성값이 달라질 수 있다.
도 4의 (c)를 참조하면, 초음파 투과창(250) 양측에 배치된 접촉 감지부에 의해 밀착 영역을 감지하는 실시예가 예시되어 있다. 고강도 집속 초음파 카트리지(200)의 바닥면은 예시된 바와 같이 비스듬하게 피부 S에 밀착한 상태이다. 초음파 투과창(250)의 길이 방향을 따라 양측에 배치된 제1 및 제2 전극(260U, 260D)이 감지한 제1 밀착 면적 CU의 길이는 LCU이며, 제2 밀착 면적 CD의 길이는 LCD이다. 여기서 길이 LCU는 길이 LCD보다 길다. 제1 밀착 영역 A1은 제1 및 제2 전극(260U, 260D)에 의해 공통적으로 검출된 영역으로 그 길이는 LCD와 같거나 작을 수 있다. 제2 밀착 영역 A2는 제1 전극(260U)에 의해서만 검출되었으며, 이로 인해 초음파 투과창(250)과 피부 사이의 밀착을 확정할 수 없다. 따라서 샷 시작점과 샷 종료점은 제1 밀착 영역 A1에 의해서 결정될 수 있다.
도 5는 고강도 집속 초음파 생성 장치의 다른 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 중복된 설명은 생략하며, 차이점을 설명한다.
도 5를 참조하면, 고강도 집속 초음파 생성 장치는 핸드피스(101), HIFU 카트리지(201) 및 제어 콘솔(300)를 포함할 수 있다.
핸드피스(101)는 시술자가 HIFU 카트리지(201)를 피부와 접촉시킨 상태로 피부상에서 이동시키기 위한 수단이다. 핸드피스(101)는 HIFU 카트리지(201)가 분리 가능하게 결합되는 핸드피스 하우징(110)을 포함한다. HIFU 카트리지(201)는 핸드피스 하우징(110)의 수용 공간에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. HIFU 카트리지(201)와 전기적으로 연결되는 핸드피스 커넥터는 수용 공간 내부에 배치될 수 있다. 핸드피스 커넥터는 케이블을 통해 전기적으로 제어 콘솔(300)에 연결되어 제어 콘솔(300)로부터 전달된 구동 신호를 HIFU 카트리지(201)로 전달할 수 있다. 추가적으로, 핸드피스(100)는 제어 콘솔(300)로 하여금 구동 신호를 발생시키도록 하는 사용자 인터페이스, 예를 들어, 버튼을 포함할 수 있다.
핸드피스(101)는 HIFU 카트리지(201)의 바닥면과 피부와의 밀착을 감지할 수 있다. 핸드피스 하우징(110)의 바닥면의 적어도 일부는 피부를 향하며, HIFU 카트리지(201)에 의해 적어도 둘 이상으로 분할될 수 있다. 접촉 감지부(140)는 초음파 투과창(250)의 길이 방향을 따라 일측 또는 양측에 일렬로 피부를 향하는 바닥면에 배치될 수 있다. 일 예로, 접촉 감지부(140)는 피부까지의 거리를 측정하는 복수의 접촉 센서(140a, 140b, 140c, 140d, 140e; 도 6 참조)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서(140a, 140b, 140c, 140d, 140e)는 한 쌍의 레이저를 조사하는 에미터(141) 및 반사된 레이저를 수광하는 리시버(142)로 구성될 수 있다. 피부까지의 거리는 레이저가 조사된 시점부터 반사된 레이저가 검출된 시점까지 걸린 시간을 이용하여 산출될 수 있다. 시간 또는 이를 변환하여 산출한 거리 중 어느 하나인 접촉 감지 신호는 케이블을 통해 제어 콘솔(300)로 전달될 수 있다.
HIFU 카트리지(201)는 피부 하부의 조직에 HIFU를 조사한다. HIFU 카트리지(201)는 바닥면에 음향적으로 투명한 초음파 투과창(250)을 가진 카트리지 하우징(210)을 포함한다. 카트리지 하우징(210)은 내부에 트랜스듀서(220) 및 이동 메커니즘(230)을 수용할 수 있다. 여기서, 핸드피스(101)의 바닥면과 HIFU 카트리지(201)의 바닥면 사이의 높이 차이는 H이다.
제어 콘솔(300)은 HIFU 카트리지(201)를 구동하여 복수의 초음파 응고점이 밀착 영역에 형성되도록 한다. 제어 콘솔(300)은 밀착 영역 검출부(310), 이동 제어부(320), 위치 검출부(330) 및 HIFU 제어부(340)를 포함할 수 있다.
도 6은 고강도 집속 초음파 카트리지와 밀착 영역간 관계에 따라 초음파 응고점을 동일 깊이에 형성하는 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
피부와 접촉한 HIFU 카트리지(201) 바닥면의 특정 지점을 중심으로 핸드피스(201)를 피부 굴곡을 따라 접촉시키면, 밀착 영역 CA4, CA5, CA6 사이에 중첩 영역 OL1, OL2가 발생할 수 있다. 의도적으로 초음파 응고점을 중첩시킬 수도 있으나, 여기서는 초음파 응고점의 중첩을 피하는 실시예를 설명한다.
시각 t1에서, HIFU 카트리지(201) 바닥면의 좌측부터 중앙 부분이 피부에 밀착되어 밀착 영역 CA4가 형성된다. 접촉 센서(140a, 140b, 140c)가 측정한 피부까지의 거리는 핸드피스(101)의 바닥면과 HIFU 카트리지(201)의 바닥면 사이의 높이 차이 H와 같거나 작을 수 있다. 반면, 접촉 센서(140d, 140e)가 측정한 피부까지의 거리는 높이 차이 H보다 클 수 있다. 이 경우, 샷 시작점 Sst는 초기 위치 Pint와 실질적으로 동일하지만, 샷 종료점 Send는 최종 위치 Pend보다 좌측이다. 샷 시작점 Sst이 초기 위치 Pint와 동일하므로, 트랜스듀서(220)는 샷 시작점 Sst에 초음파 응고점(400a)을 형성할 수 있다.
시각 t2에서, HIFU 카트리지(201) 바닥면의 중앙 부분을 기준으로 핸드피스(201)를 시계 방향으로 돌리면, 밀착 영역 CA5가 형성된다. 접촉 센서(140b, 140c, 140d)가 측정한 피부까지의 거리는 높이 차이 H와 같거나 작을 수 있다. 반면, 접촉 센서(140a, 140e)가 측정한 피부까지의 거리는 높이 차이 H보다 클 수 있다. 이로 인해, 중첩 영역 OL1이 밀착 영역 CA4와 밀착 영역 CA5에 형성된다. HIFU 카트리지(201)를 구동하도록 트리거 신호가 입력되면, 밀착 영역 검출부(310)는 밀착 영역 CA5를 검출하며, 직전 트리거 신호시 측정한 밀착 영역 CA4과 중첩 영역이 발생하였는지를 판단할 수 있다. 밀착 영역 CA4을 검출한 접촉 센서(140a, 140b, 140c)와 밀착 영역 CA5를 검출한 접촉 센서(140b, 140c, 140d)를 비교하면, 접촉 센서(104b)와 접촉 센서(140c) 사이에 중첩 영역 OL1이 발생함을 알 수 있다.
일 실시예로, 중첩 영역이 검출되면, 밀착 영역 검출부(310)는 산출된 샷 시작점 Sst를 수정된 샷 시작점 Sst1'로 변경할 수 있다. 여기서 수정된 샷 시작점 Sst1'은 산출된 샷 시작점 Sst으로부터 적어도 초음파 응고점간 이격 거리만큼 이격될 수 있다. 이로 인해, 밀착 영역 CA5에는 초음파 응고점(400b)뿐 아니라 응고점 미형성 구간(410b)도 발생할 수 있다.
다른 실시예로, 중첩 영역이 검출되면, HIFU 제어부(340)는 트랜스듀서(220)가 산출된 샷 시작점 Sst로부터 이동하기 시작한 이후에 HIFU를 조직에 조사하도록 제어할 수 있다. 여기서 HIFU 제어부(340)는 트랜스듀서(220)가 산출된 샷 시작점 Sst로부터 적어도 초음파 응고점간 이격 거리만큼 이동한 후부터 구동시킬 수 있다.
시각 t3에서도 시각 t2에서와 유사하게, 중첩 영역 OL2가 발생할 수 있다. 이로 인해, 트랜스듀서가 HIFU를 최초로 조사하는 지점은 산출된 샷 시작점 Sst과 상이할 수 있다. 따라서, 밀착 영역 CA6에는 초음파 응고점(400c)뿐 아니라 응고점 미형성 구간(410c)도 발생할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 특히, 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 특징은, 특정 도면에 도시된 구조에 한정되는 것이 아니며, 독립적으로 또는 다른 특징에 결합되어 구현될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 피부와의 접촉 상태에 따라 일렬로 형성되는 초음파 응고점의 개수를 조절하는 고강도 집속 초음파 생성 장치에 있어서,
    샷 시작점부터 샷 종료점까지 고강도 집속 초음파를 밀착된 피부 하부의 조직에만 조사하여 복수의 초음파 응고점을 생성하는 고강도 집속 초음파 카트리지;
    상기 고강도 집속 초음파 카트리지가 분리 가능하게 결합되는 핸드피스; 및
    상기 핸드피스를 통해 상기 고강도 집속 초음파 카트리지와 전기적으로 결합되고, 상기 밀착 영역에 기초하여 상기 샷 시작점 및 상기 샷 종료점을 결정하며, 상기 샷 시작점 및 상기 샷 종료점 사이에서 상기 고강도 집속 초음파를 생성하도록 상기 고강도 집속 초음파 카트리지를 구동시키는 구동 신호를 생성하는 제어 콘솔을 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 고강도 집속 초음파 카트리지는
    바닥면에 음향적으로 투명한 초음파 투과창을 가진 카트리지 하우징;
    상기 카트리지 하우징에 배치되며, 상기 핸드피스에 전기적으로 연결하기 위한 카트리지 커넥터;
    상기 카트리지 하우징에 수용되며, 상기 구동 신호에 따라 상기 고강도 집속 초음파를 상기 초음파 투과창을 통해 상기 피부에 인가하는 트랜스듀서;
    상기 구동 신호에 따라 상기 트랜스듀서를 상기 시작점으로부터 상기 종료점까지 이동시키는 이동 메커니즘; 및
    상기 바닥면에 배치되어 상기 밀착 영역을 감지하는 접촉 감지부를 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 접촉 감지부는 상기 초음파 투과창의 길이 방향을 따라 일렬로 배치되며, 압력을 측정하는 접촉 센서를 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 접촉 감지부는
    상기 초음파 투과창의 길이 방향을 따라 연장된 전극의 복수 지점에서 저항값을 측정하는 접촉 센서를 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 핸드피스는
    상기 고강도 집속 초음파 카트리지가 분리 가능하게 결합되는 핸드피스 하우징;
    상기 핸드피스 하우징에 배치되며, 상기 고강도 집속 초음파 카트리지에 상기 구동 신호를 전달하는 핸드피스 커넥터; 및
    상기 피부를 향해 배치된 상기 핸드피스 하우징의 바닥면에 배치되어 상기 밀착 영역을 감지하는 접촉 감지부를 포함하며,
    상기 고강도 집속 초음파 카트리지는,
    바닥면에 음향적으로 투명한 초음파 투과창을 가진 카트리지 하우징;
    상기 카트리지 하우징에 배치되며, 상기 핸드피스에 전기적으로 연결하기 위한 카트리지 커넥터;
    상기 카트리지 하우징에 수용되며, 상기 구동 신호에 따라 상기 고강도 집속 초음파를 상기 초음파 투과창을 통해 상기 피부에 인가하는 트랜스듀서; 및
    상기 구동 신호에 따라 상기 트랜스듀서를 상기 시작점으로부터 상기 종료점까지 이동시키는 이동 메커니즘을 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 접촉 감지부는 상기 초음파 투과창의 길이 방향을 따라 일렬로 배치되며, 상기 피부까지의 거리를 측정하는 접촉 센서를 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  7. 청구항 3, 청구항 4 및 청구항 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 접촉 센서는 상기 초음파 투과창의 양측에 배치되되,
    상기 시작점 및 상기 종료점은 양측에 배치된 상기 접촉 센서가 공통적으로 감지한 밀착 영역에 의해 결정되는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  8. 청구항 2 또는 청구항 5에 있어서, 상기 제어 콘솔은
    상기 접촉 감지부로부터 수신된 접촉 감지 신호에 의해 상기 밀착 영역을 검출하며, 검출된 밀착 영역에 의해 샷 시작점 및 상기 샷 종료점을 결정하는 밀착 영역 검출부;
    상기 이동 메커니즘을 구동하여 상기 트랜스듀서를 상기 샷 시작점부터 상기 샷 종료점까지 이동시키는 이동 제어부;
    상기 트랜스듀서를 구동하여 상기 고강도 집속 초음파를 상기 피부 하부의 조직에 조사하도록 하는 고강도 집속 초음파 제어부를 포함하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 이동 메커니즘에 의해 이동하는 상기 트랜스듀서의 위치를 결정하는 위치 검출부를 더 포함하며,
    상기 고강도 집속 초음파 제어부는 상기 위치 검출부에 의해 결정된 이격 거리마다 상기 트랜스듀서를 구동하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 밀착 영역 검출부는
    시간 순서상 연속하여 검출된 두 밀착 영역에서 중첩 영역을 검출하며,
    상기 중첩 영역이 검출되면 상기 샷 시작점을 이격 거리만큼 이동시키는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 밀착 영역 검출부는 시간 순서상 연속하여 검출된 두 밀착 영역에서 중첩 영역을 검출하며,
    상기 고강도 집속 초음파 제어부는 상기 중첩 영역이 검출되면 상기 트랜스듀서가 이격 거리만큼 이동한 후부터 구동하는 고강도 집속 초음파 생성 장치.
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