WO2016153324A1 - 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브 - Google Patents

압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브 Download PDF

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WO2016153324A1
WO2016153324A1 PCT/KR2016/003096 KR2016003096W WO2016153324A1 WO 2016153324 A1 WO2016153324 A1 WO 2016153324A1 KR 2016003096 W KR2016003096 W KR 2016003096W WO 2016153324 A1 WO2016153324 A1 WO 2016153324A1
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unit
cartridge
ultrasonic
main body
focused ultrasound
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김동수
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김동수
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00—Ultrasound therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00—Ultrasound therapy
    • A61N7/02—Localised ultrasound hyperthermia

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe, and more particularly, to a high-intensity focused ultrasonic probe including a pressure buffer device.
  • Ultrasound is a wave having a frequency of 20 Hz or more, and is widely used in the medical field for diagnosis and treatment using medical images, skin beauty, and the like.
  • the form of focused ultrasound with high intensity is called High Intensity Focused Ultrasound, which is based on the same principle as the existing ultrasound and will propagate without harming the living tissue. The situation is attracting attention in the field of medical procedures.
  • the high intensity focused ultrasound generates a sudden temperature rise by focusing on a specific area to generate heat.
  • high-intensity focused ultrasound is applied to the superficial muscular aponeurotic system (SMAS), which is a part of the skin muscle layer, resulting in thermal damage zones of size less than 1 mm and higher than 60 ° C. Heat is generated, and the heat coagulation site is regenerated to grab skin tissue and promote collagen regeneration of the dermal layer, thereby showing the effect on skin elasticity and wrinkle improvement.
  • SMAS superficial muscular aponeurotic system
  • the present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, by including a shock absorber inside the cartridge against the pressure change due to the expansion of the inner liquid by altitude or heat, thereby increasing the pressure of the cartridge It is an object of the present invention to provide a high-intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device, which can prevent the leakage of internal materials.
  • the present invention provides a high-intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device, which can prevent the loss of the ultrasound by using a seat cover similar in sound impedance to the human soft tissue when the ultrasound is injected into the skin. For another purpose.
  • a high-intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device
  • a high-intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device consisting of a handpiece coupled to the top of the cartridge to be removable and replaceable,
  • An operation unit for generating ultrasonic waves and injecting ultrasonic waves onto the surface of the subject ;
  • a control unit coupled to an upper portion of the operation unit and having a circuit unit for controlling ultrasonic generation
  • the operation unit The operation unit,
  • An ultrasonic generator positioned inside the operating unit to generate ultrasonic waves
  • a cartridge motion driver positioned on the operating unit and coupled to an upper surface of the ultrasonic generator to move the ultrasonic generator;
  • a bellows-shaped shock absorber having an upper open shape which is located at the side of the cartridge motion driving part and penetrates the lower part of the control part and the upper part of the operating part so as to buffer the internal pressure of the operating part;
  • a matching layer part filled with an ultrasonic wave transmitting medium in the operating part
  • the cartridge motion drive unit Preferably, the cartridge motion drive unit, the cartridge motion drive unit, and
  • a balance driving unit which is directly coupled to the ultrasonic generator to move the ultrasonic generator
  • 3-axis rail of cylinder shape connected to both sides of the bogie drive unit in a direction perpendicular to the ultrasonic wave generator for easy movement of the bogie drive unit, and also connected to the lower end of the bogie drive unit for shaking control and precision control of the ultrasonic wave generator. ;
  • a balance driving shaft may be coupled to the center of the balance driving unit in the same direction as the rail and connected to the handpiece.
  • the rail connected to both the bogie drive shaft and the bogie drive unit,
  • It may be wrapped in a pleat hose to protect it from the ultrasonic delivery medium and to facilitate movement of the bogie drive unit.
  • the shock absorber portion Preferably, the shock absorber portion,
  • the shock absorber portion contracts and the air escapes through the upper portion of the shock absorber portion through the open portion toward the controller. It can buffer the inflated pressure inside the part.
  • the matching layer unit Preferably, the matching layer unit,
  • the sound cover portion Preferably, the sound cover portion,
  • It can be composed of a sheet-like cover of 1.0 ⁇ 3.0 Mrayl, which has physical properties similar to human soft tissue and similar to the acoustic impedance of human soft tissue.
  • the handpiece Preferably, the handpiece,
  • a sensor unit coupled to one side of the main body motion driving unit in a direction of the cartridge motion driving unit to sense an initial starting position of the main body driving unit;
  • a main circuit unit connected to the circuit unit to input a sensed signal of the sensor unit and output a control signal of the main body motion driving unit to operate the main body motion driving unit and transmit and receive various signals between the cartridge and the handpiece;
  • It may include a main body housing surrounding the main body motion driving unit, the sensor unit and the main circuit unit.
  • the body motion driving unit More preferably, the body motion driving unit,
  • the ultrasonic wave generator may include a stepping motor rotating at a predetermined angle according to the input signal detected by the sensor unit.
  • the body housing More preferably, the body housing,
  • An operation button connected to the main circuit part to protrude out of the main body housing
  • the internal pressure due to the expanded pressure of the cartridge by including a shock absorber in the cartridge against the pressure change caused by the expansion of the internal liquid by altitude or heat can be prevented.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a state in which a cartridge and a handpiece of a high intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention are combined;
  • Figure 2 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the housing and the internal components of the cartridge of the high-intensity focused ultrasound probe with a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a vertical cross-sectional view and a plan view showing a specific configuration of the cartridge motion drive unit of the high-intensity focused ultrasound probe with a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing for explaining the operation of the pressure buffer device of the high-intensity focused ultrasound probe with a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the housing and the internal components of the handpiece of the high-intensity focused ultrasound probe with a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a diagram showing the overall configuration of a high-intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention in a vertical cross-sectional view.
  • ultrasonic generator 112 cartridge motion driver
  • buffer unit 114 matching layer portion
  • circuit portion 130 cartridge housing portion
  • handpiece 210 main body motion drive unit
  • sensor portion 230 main circuit portion
  • main body housing 241 operation button
  • the ultrasonic waves Prior to examining the high-intensity focused ultrasound probe including the pressure buffer device according to the present invention, a brief description will be made of ultrasonic procedures that are used in various fields such as medical care or skin care.
  • the ultrasonic waves have transmissive and reflective properties, and thus the irradiated ultrasonic waves are used as a means of obtaining cross-sectional images by visualizing the reflected time and intensity while penetrating the organs of the human body.
  • the ultrasonic wave has a mechanical effect of applying ultrasonic vibration for the procedure to the surgical knife.
  • the sound pressure of the ultrasonic wave generates fine bubbles in the fluid as it passes through the fluid, and the generated bubbles are realized as shock waves in the form of high pressure as they expand and rupture, which is accompanied by strong transmission force.
  • ultrasonic waves are converted into thermal energy while being absorbed and absorbed in tissues, which can cause rapid temperature rise in tissues. This is called the thermal effect of ultrasonic waves.
  • the high intensity focused ultrasound probe including the pressure buffer device according to the present invention corresponds to a medical device using the thermal effect of such ultrasound. Among them, it corresponds to high-intensity focused ultrasound, which is a form in which the ultrasound generated by the ultrasound generator 111 is focused at a specific point to strengthen the intensity.
  • high-intensity focused ultrasound is specialized in improving skin wrinkles among medical procedures, and has recently been in the spotlight.
  • High-intensity focused ultrasound does not directly act on the epidermal layer of the skin and coagulates in the superficial muscular aponeurotic system (SMAS), which is part of the muscle layer. In addition to inducing the action, the heat transfer to the deep part of the dermal layer to remove wrinkles as well as to improve the skin elasticity.
  • SMAS superficial muscular aponeurotic system
  • the high-intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device to be described below is a device for solving such inconvenience, and corresponds to a device for buffering the pressure inside the cartridge 100 and preventing ultrasonic loss.
  • the high-intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device may be detachable and replaceable on a cartridge 100 and an upper portion of the cartridge 100. It may be configured to include a handpiece 200 coupled to.
  • Figure 2 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the housing and the internal components of the cartridge 100 of the high-intensity focused ultrasound probe with a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention.
  • the cartridge 100 of the high intensity focused ultrasound probe including the pressure buffer device according to the embodiment of the present invention includes an operation unit 110, a control unit 120, and a cartridge housing unit 130. It may include.
  • the operation unit 110 may generate ultrasonic waves to scan ultrasonic waves on the surface of the test subject, and may be coupled to the controller 120 and may be opened to be in direct contact with the test subject. More specifically, it may include the ultrasonic generator 111, the cartridge motion driver 112, the shock absorber 113, the matching layer 114 and the acoustic cover 115.
  • the ultrasonic generator 111 may be positioned inside the operating unit 110 to generate ultrasonic waves and may move by operation of the cartridge motion driver 112.
  • the cartridge motion driving unit 112 is located above the operation unit 110 and is connected to the handpiece 200 and is coupled to the upper surface of the ultrasonic generator 111 to move the ultrasonic generator 111. Detailed configuration of the cartridge motion driver 112 will be described in detail later with reference to FIG. 3.
  • the shock absorber 113 is located on the side of the cartridge motion driver 112 and has a lower portion of the controller 120 and an upper portion of the actuator 110 so as to buffer the internal pressure of the actuator 110. It consists of a bellows shape of the upper open type penetrating. Detailed operation of the shock absorber 113 will be described in detail later with reference to FIG. 4.
  • the matching layer unit 114 is a medium material for transmitting the ultrasonic wave generated from the ultrasonic wave generating unit 111 to the acoustic cover unit 115.
  • the ultrasonic wave filled in the operating unit 110 is provided. It may be a delivery medium. More specifically, the ultrasonic impedance may be filled with 1.0-2.0 Mrayl of ultrasonic delivery mediator having physical properties similar to that of the human soft tissue and similar to the acoustic impedance of the soft tissue so that the acoustic impedance difference does not become large.
  • the acoustic cover unit 115 may be a cover in the form of a sheet attached to an open portion of the lower part of the operation unit 110 to scan the ultrasonic wave transmitted through the matching layer unit 114 to the surface of the subject. More specifically, in order to prevent the loss of ultrasound when the ultrasound is injected on the surface of the subject, it is composed of a 1.0-3.0 Mrayl sheet-like cover having physical properties similar to the human soft tissue and similar to the acoustic impedance of the human soft tissue. Can be.
  • the control unit 120 serves to control the generation of ultrasonic waves in the operating unit 110, as shown in FIG. 2, may be coupled to the upper portion of the operating unit 110, and in the operating unit 110.
  • the circuit unit 121 may be provided to control the generation of ultrasonic waves.
  • the cartridge housing 130 refers to a box-shaped frame for protecting the internal parts of the cartridge 100 and may surround the operation unit 110 and the control unit 120.
  • the cartridge motion driving unit 112 of the high intensity focused ultrasound probe including the pressure buffer device according to an embodiment of the present invention includes a bogie driving unit 112a, a rail 112b, and a bogie driving shaft 112c. ) May be included.
  • the balance driving unit 112a may be directly coupled to the upper portion of the ultrasonic generating unit 111 to move the ultrasonic generating unit 111, and the rail 112b may have ultrasonic waves for easy movement of the balance driving unit 112a. It may be connected to both sides of the bogie drive unit 112a in a vertical direction with the generator 111, and may also be connected to a lower end of the bogie drive unit 112a to prevent shaking and precise control of the ultrasonic wave generator 111. Specifically, the cylinder may be a triaxial rail.
  • the bogie drive shaft 112c may be coupled to the handpiece 200 by being coupled in the same direction as the rail 112b perpendicular to the ultrasonic wave generator 111 at the center of the bogie drive part 112a.
  • the rail 112b connected to both the bogie drive shaft 112c and the bogie drive portion 112a may be wrapped with a pleat hose 112d to protect it from the ultrasonic transmission medium and to facilitate the movement of the bogie drive portion 112a.
  • FIG. 4 is a view illustrating an operation of the pressure buffer device of the high intensity focused ultrasound probe including the pressure buffer device according to an embodiment of the present invention.
  • the buffer unit 113 of the high-intensity focused ultrasound probe including the pressure buffer device according to the embodiment of the present invention is expanded in pressure as the pressure inside the operating unit 110 increases.
  • the shock absorber 113 contracts and the air of the shock absorber 113 escapes through the upper portion opened in the direction of the controller 120, thereby operating part 110.
  • Buffer the expanded pressure inside is
  • the increase in the internal pressure of the cartridge 100 may be caused by the movement of the altitude, thermal expansion inside the cartridge 100, or when the balance driving portion 112a is moved toward the shock absorber portion 113, thereby covering the balance driving shaft 112c and the rail 112b. It may be caused by the volume reduction inside the cartridge 100 due to the expansion of the pleat hose (112d). At this time, as the shock absorber 113 contracts while discharging air to the control unit 120 by the bellows structure, the internal volume of the cartridge 100 is increased again, and the pressure decreases, so that the expanded pressure may be buffered. have.
  • the handpiece 200 of the high-intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device includes a main body motion driving unit 210, a sensor unit 220, and a main circuit unit ( 230 and the body housing part 240 may be included.
  • the main body motion driving unit 210 may be connected to the cartridge motion driving unit 112 in order to move the ultrasonic generator 111 embedded in the handpiece 200. More specifically, in order to operate the ultrasonic generator 111 precisely and accurately, it may include a stepping motor that is rotated at a predetermined angle according to the input signal sensed by the sensor unit 220.
  • the sensor unit 220 may be coupled to one side of the main body motion driving unit 210 in the direction of the cartridge motion driving unit 112 to sense an initial starting position of the main body driving unit 210.
  • the main circuit unit 230 is connected to the circuit unit 121 to input the sensed signal of the sensor unit 220 and outputs the control signal of the main body motion driving unit 210 to operate the main body motion driving unit 210 and the cartridge 100 And various signals can be transmitted and received between the handpiece 200. More specifically, the main circuit unit 230 is connected to the circuit unit 121 of the control unit 120 of the cartridge 100 and positioned above the main body motion driving unit 210 of the handpiece 200 to control the overall operation. can do.
  • the body housing part 240 may surround the body motion driving part 210, the sensor part 220, and the main circuit part 230. More specifically, it may include an operation button 241 connected to the main circuit unit 230 and protruding to the outside of the main body housing, and an operation indicator 242 mounted on an upper surface of the outside of the main body housing to check whether the operation is performed. Can be. That is, when the operation button 241 protruding to the outside of the main housing unit 240 is pressed, a signal is transmitted to the main circuit unit 230 to start operation, and the operation may be checked through the operation indicator 242.
  • FIG. 6 is a view showing the overall configuration of a high intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention in a vertical cross-sectional view.
  • a high intensity focused ultrasound probe including a pressure buffer device according to an embodiment of the present invention generates an ultrasound and directly replaces a cartridge 100 and ultrasound for directly injecting ultrasound into the surface of a subject. It may consist of a handpiece 200 that controls the overall operation of the probe.

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Abstract

본 발명에서 제안하고 있는 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브에 따르면, 고도 또는 열에 의한 내부액체의 팽창에 따른 압력 변화에 대해 카트리지 내부에 완충 장치를 포함함으로써, 카트리지의 팽창된 압력에 의한 내부 물질의 누출을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 초음파를 피부에 주사할 때 인체 연부조직과 음향 임피던스가 유사한 시트커버를 사용함으로써, 초음파의 손실을 방지할 수 있다.

Description

압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브
본 발명은 초음파 프로브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브에 관한 것이다.
초음파란, 20 ㎑ 이상의 주파수를 갖는 파동을 말하는 것으로서, 의료분야에 있어 의료영상을 이용한 진단 및 치료, 피부미용 등에 널리 활용되고 있다. 특히 초음파를 고강도로 집속한 형태를 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound)라고 하며, 이러한 고강도 집속 초음파는 기존의 초음파와 동일한 원리를 바탕으로 하면서 통과하는 생체 조직에 대해서는 아무런 해를 입히지 않고 전파해 나갈 수 있어 의료시술 분야에서 각광받고 있는 실정이다.
이러한 고강도 집속 초음파는 특정 부위에 집속되어 열을 발생시킴으로써 급격한 온도 상승을 유발시킨다. 즉, 고강도 집속 초음파를 피부 근육층의 일부인 표층근건막(Superficial muscular aponeurotic system, SMAS)에 맞추어 주사하게 되면 1㎜보다 작은 크기의 열 응고 부위(Thermal damage zone)를 발생시키고 이 부위에서 60℃이상의 높은 열이 발생하게 되며, 열 응고 부위가 재생되면서 피부 조직을 잡아 올리고 진피층의 콜라겐 재생을 촉진시킴으로써 피부 탄력 및 주름개선에 효과를 보이게 된다.
다만, 고강도 집속 초음파 장치의 경우, 운송 중 고도에 따른 압력변화 또는 열에 의한 내부액체 팽창 등에 따른 카트리지 내부압력의 변화로 인하여 카트리지 내부의 물질이 새는 등 불량품이 발생하는 위험이 따르며, 초음파가 두 개의 음향 임피던스의 차이가 큰 물질을 통과하는 경우 음향 속도의 차이에 의한 반사 및 감쇄 현상에 따른 초음파 손실이 많이 발생하는 불편함이 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-1446782호 및 대한민국 등록특허공보 제10-1463210호는 고강도 집속 초음파 생성장치에 대한 선행기술 문헌을 개시하고 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 고도 또는 열에 의한 내부액체의 팽창에 따른 압력 변화에 대해 카트리지 내부에 완충 장치를 포함함으로써, 카트리지의 팽창된 압력에 의한 내부 물질의 누출을 방지할 수 있도록 하는, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 초음파를 피부에 주사할 때 인체 연부조직과 음향 임피던스가 유사한 시트커버를 사용함으로써, 초음파의 손실을 방지할 수 있도록 하는, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브는,
분리 및 교체가 가능한 카트리지; 및 상기 카트리지의 상부에 분리 및 교체가 가능하도록 결합되는 핸드피스로 구성되는 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브로서,
상기 카트리지는,
초음파를 발생시켜 피검사체 표면에 초음파를 주사하는 작동부;
상기 작동부의 상부에 결합되며 초음파 발생을 제어하는 회로부가 구비된 제어부; 및
상기 작동부 및 제어부를 둘러싸는 카트리지 하우징부를 포함하되,
상기 작동부는,
상기 작동부 내부에 위치하여 초음파를 발생시키는 초음파 발생부;
상기 작동부의 상부에 위치하며 상기 초음파 발생부의 윗면과 결합하여 상기 초음파 발생부를 이동시키는 카트리지 모션구동부;
상기 카트리지 모션구동부의 옆쪽에 위치하며 상기 작동부의 내부압력에 대해 완충역할을 할 수 있도록 상기 제어부의 하부와 작동부의 상부를 관통하는 상부개방형의 자바라 형상의 완충장치부;
상기 작동부 내부에 초음파 전달 매개물질로 채워진 매칭레이어부; 및
상기 매칭레이어부를 통해 전달된 초음파를 피검사체의 표면에 주사하기 위해 상기 작동부 하부의 개방된 부분에 시트 형태의 커버가 부착된 음향커버부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 카트리지 모션구동부는,
상기 초음파 발생부와 직접적으로 결합되어 상기 초음파 발생부를 이동시키는 대차구동부;
상기 대차구동부의 용이한 움직임을 위해 상기 초음파 발생부와 수직방향으로 상기 대차구동부의 양쪽에 연결되고 상기 초음파 발생부의 흔들림 방지 및 정밀 제어를 위해 상기 대차구동부의 하단에도 연결되는 실린더 형태의 3축 레일; 및
상기 대차구동부의 중앙에 상기 레일과 같은 방향으로 결합되어 상기 핸드피스와 연결되는 대차구동축을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 대차구동축 및 대차구동부의 양쪽에 연결된 레일은,
상기 초음파 전달 매개물질로부터 보호하고 상기 대차구동부의 이동이 용이하도록 주름호스로 싸여있을 수 있다.
바람직하게는, 상기 완충장치부는,
상기 작동부 내부의 압력이 증가함에 따라 팽창된 압력이 상기 완충장치부의 폐쇄된 하부를 밀어내면 상기 완충장치부가 수축하면서 상기 제어부 방향으로 개방된 상부를 통해 상기 완충장치부의 공기가 빠져나가게 됨으로써 상기 작동부 내부의 팽창된 압력을 완충할 수 있다.
바람직하게는, 상기 매칭레이어부는,
인체 연부조직과 유사한 물성특징을 가지며 인체 연부조직의 음향 임피던스와 유사한 1.0~2.0 Mrayl의 초음파 전달 매개 물질로 채워질 수 있다.
바람직하게는, 상기 음향커버부는,
인체 연부조직과 유사한 물성특징을 가지며 인체 연부조직의 음향 임피던스와 유사한 1.0~3.0 Mrayl의 시트형태의 커버로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 핸드피스는,
상기 핸드피스에 내장되어 상기 초음파 발생부를 움직이도록 하기 위해 상기 카트리지 모션구동부와 연결되는 본체 모션구동부;
상기 본체 모션구동부의 상기 카트리지 모션구동부 방향의 일 측에 결합되어 상기 본체 모션구동부의 초기 시작 위치를 감지하는 센서부;
상기 회로부와 연결되어 상기 센서부의 감지된 신호를 입력하고 상기 본체 모션구동부의 제어신호를 출력하여 상기 본체 모션구동부를 작동시키고 상기 카트리지와 핸드피스 사이의 각종 신호를 송수신 하는 메인회로부; 및
상기 본체 모션구동부, 센서부 및 메인회로부를 둘러싸는 본체 하우징부를 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 본체 모션구동부는,
상기 초음파 발생부를 정밀하고 정확하게 작동시키기 위하여 상기 센서부에 의해 감지되어 입력된 신호에 따라 일정한 각도로 회전하는 스테핑 모터를 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 본체 하우징은,
상기 메인회로부와 연결되어 상기 본체 하우징의 외부로 돌출되어 있는 동작버튼; 및
상기 본체 하우징 외부의 윗면에 장착되어 동작 여부를 확인할 수 있는 동작표시등을 포함할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브에 따르면, 고도 또는 열에 의한 내부액체의 팽창에 따른 압력 변화에 대해 카트리지 내부에 완충 장치를 포함함으로써, 카트리지의 팽창된 압력에 의한 내부 물질의 누출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 초음파를 피부에 주사할 때 인체 연부조직과 음향 임피던스가 유사한 시트커버를 사용함으로써, 초음파의 손실을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 카트리지와 핸드피스가 결합된 모습을 설명하기 위한 단면도를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 카트리지의 하우징 및 내부 부품의 구성을 수직단면도로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 카트리지 모션구동부의 구체적인 구성을 수직단면도 및 평면도로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 압력완충장치의 작동모습을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 핸드피스의 하우징 및 내부 부품의 구성을 수직단면도로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 전체적인 구성을 수직단면도로 도시한 도면.
<부호의 설명>
100: 카트리지 110: 작동부
111: 초음파 발생부 112: 카트리지 모션구동부
112a: 대차구동부 112b: 레일
112c: 대차구동축 112d: 주름호스
113: 완충장치부 114: 매칭레이어부
115: 음향커버부 120: 제어부
121: 회로부 130: 카트리지 하우징부
200: 핸드피스 210: 본체 모션구동부
220: 센서부 230: 메인회로부
240: 본체 하우징부 241: 동작버튼
242: 동작표시등
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브에 대해 살펴보기에 앞서, 의료 또는 피부미용 등의 다양한 분야에 활용되고 있는 초음파 시술에 관하여 간략히 소개하기로 한다. 첫째, 초음파는 투과 및 반사 성질을 가지고 있어서 조사된 초음파는 인체의 장기를 투과하면서 반사되는 시간 및 강도를 시각화하여 단면 영상을 획득하는 수단으로 활용된다. 둘째, 초음파는 수술용 칼 등에 시술을 위한 초음파 진동을 가하는 역학적 효과를 갖는다. 셋째, 초음파의 음압은 유체를 통과할 때, 유체 내에서 미세한 버블을 발생시키는데, 이때 발생된 버블은 팽창 및 파열됨에 따라 높은 압력 형태의 충격파로 구현되며 이는 강한 전달력을 수반한다. 넷째, 초음파는 조직 내에 전달되어 흡수되면서 열에너지로 변환되어 조직 내에 급격한 온도 상승을 일으킬 수 있는데, 이를 초음파의 열 효과라고 한다.
본 발명에서의 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브는, 이러한 초음파의 열 효과를 이용한 의료기기에 해당된다. 그 중에서도, 초음파 발생부(111)에서 발생된 초음파를 특정 지점에 집속시켜 강도를 강화한 형태인 고강도 집속 초음파에 해당된다. 이러한 고강도 집속 초음파 시술은, 의료 시술 중에서도 피부 주름 개선 등에 특화되어 최근 각광받고 있는데, 고강도 집속 초음파는 피부의 표피층에는 직접적으로 작용되지 않으며 근육층의 일부인 근건막층(Superficial Muscular Aponeurotic System, SMAS)에 응고 작용을 유도함은 물론, 진피층의 깊은 부분까지 열을 전달하여 주름 제거는 물론 피부탄력 개선의 효과를 나타낸다.
다만 고강도 집속 초음파 프로브의 경우 카트리지(100) 내부 압력의 팽창에 의해 초음파 전달 매개물질이 새어나오거나, 음향 임피던스 차이로 인해 초음파 손실이 발생하는 등의 문제가 있을 수 있다.
이하에서 설명될 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브는 상기와 같은 불편을 해소하기 위한 장치로서, 카트리지(100) 내부 압력을 완충하고, 초음파 손실을 방지하는 장치에 해당한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 카트리지(100)와 핸드피스(200)가 결합된 모습을 설명하기 위한 단면도를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브는, 분리 및 교체가 가능한 카트리지(100) 및 카트리지(100)의 상부에 분리 및 교체가 가능하도록 결합된 핸드피스(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 카트리지(100)의 하우징 및 내부 부품의 구성을 수직단면도로 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 카트리지(100)는, 작동부(110), 제어부(120) 및 카트리지 하우징부(130)를 포함할 수 있다.
작동부(110)는, 초음파를 발생시켜 피검사체의 표면에 초음파를 주사하는 것으로서, 제어부(120)에 결합되며 직접적으로 피검사체와 닿을 수 있도록 하부가 개방되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로는, 초음파 발생부(111), 카트리지 모션구동부(112), 완충장치부(113), 매칭레이어부(114) 및 음향커버부(115)를 포함할 수 있다.
초음파 발생부(111)는, 작동부(110)의 내부에 위치하여 초음파를 발생시키고 카트리지 모션구동부(112)의 작동에 의해 움직일 수 있다.
카트리지 모션구동부(112)는, 작동부(110)의 상부에 위치하고 핸드피스(200)와 연결되며 초음파 발생부(111)의 윗면과 결합하여 초음파 발생부(111)를 이동시킨다. 카트리지 모션구동부(112)의 세부적인 구성에 대해서는 추후 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
완충장치부(113)는, 카트리지 모션구동부(112)의 옆쪽에 위치하며 작동부(110)의 내부압력에 대해 완충역할을 할 수 있도록 제어부(120)의 하부와 작동부(110)의 상부를 관통하는 상부개방형의 자바라 형상으로 구성된다. 완충장치부(113)의 세부적인 작동모습에 대해서는 추후 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
매칭레이어부(114)는, 초음파 발생부(111)로부터 발생된 초음파를 음향커버부(115)로 전달하는 매개물질로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 작동부(110) 내부에 채워진 초음파 전달 매개물질일 수 있다. 보다 구체적으로는, 초음파가 통과할 때 음향임피던스 차이가 크지 않도록 인체 연부조직과 유사한 물성특징을 가지며 인체 연부조직의 음향 임피던스와 유사한 1.0~2.0 Mrayl의 초음파 전달 매개 물질로 채워질 수 있다.
음향커버부(115)는, 매칭레이어부(114)를 통해 전달된 초음파를 피검사체의 표면에 주사하기 위해 작동부(110) 하부의 개방된 부분에 부착된 시트 형태의 커버일 수 있다. 보다 구체적으로는, 초음파를 피검사체의 표면에 주사할 때 초음파 손실을 방지하기 위하여, 인체 연부조직과 유사한 물성특징을 가지며 인체 연부조직의 음향 임피던스와 유사한 1.0~3.0 Mrayl의 시트형태의 커버로 구성될 수 있다.
제어부(120)는, 작동부(110)에서의 초음파 발생을 제어하는 역할을 하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 작동부(110)의 상부에 결합될 수 있으며, 작동부(110)에서의 초음파 발생을 제어하기 위해 회로부(121)가 구비될 수 있다.
또한, 카트리지 하우징부(130)는 카트리지(100)의 내부 부품들을 보호하기 위한 상자 모양의 프레임을 말하며, 작동부(110) 및 제어부(120)를 둘러쌀 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 카트리지 모션구동부(112)의 구체적인 구성을 수직단면도 및 평면도로 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 카트리지 모션구동부(112)는, 대차구동부(112a), 레일(112b) 및 대차구동축(112c)을 포함할 수 있다.
대차구동부(112a)는, 초음파 발생부(111)의 상부와 직접적으로 결합되어 초음파 발생부(111)를 이동시킬 수 있고, 레일(112b)은, 대차구동부(112a)의 용이한 움직임을 위해 초음파 발생부(111)와 수직방향으로 대차구동부(112a)의 양쪽에 연결될 수 있으며, 상기 초음파 발생부(111)의 흔들림 방지 및 정밀 제어를 위해 상기 대차구동부(112a)의 하단에도 연결될 수 있고, 보다 구체적으로는 실린더 형태의 3축 레일일 수 있다. 대차구동축(112c)은, 대차구동부(112a)의 중앙에 초음파 발생부(111)와 수직방향인 레일(112b)과 같은 방향으로 결합되어 핸드피스(200)와 연결될 수 있다.
대차구동축(112c) 및 대차구동부(112a)의 양쪽에 연결된 레일(112b)은, 초음파 전달 매개물질로부터 보호하고 대차구동부(112a)의 이동이 용이하도록 주름호스(112d)로 싸여있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 압력완충장치의 작동모습을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 완충장치부(113)는, 작동부(110) 내부의 압력이 증가함에 따라 팽창된 압력이 완충장치부(113)의 폐쇄된 하부를 밀어내면 완충장치부(113)가 수축하면서 제어부(120) 방향으로 개방된 상부를 통해 완충장치부(113)의 공기가 빠져나가게 됨으로써 작동부(110) 내부의 팽창된 압력을 완충할 수 있다.
카트리지(100) 내부 압력의 증가는, 고도 이동, 카트리지(100) 내부의 열팽창 또는, 대차구동부(112a)가 완충장치부(113) 쪽으로 이동했을 때 대차구동축(112c)과 레일(112b)을 감싼 주름호스(112d)의 팽창에 따른 카트리지(100) 내부의 부피 감소에 의해 발생할 수 있다. 이 때, 완충장치부(113)가 자바라 구조에 의해 제어부(120)로 공기를 배출하면서 수축함에 따라 카트리지(100) 내부 부피가 다시 증가하게 되고 반대로 압력은 감소하게 되어 팽창된 압력이 완충될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 핸드피스(200)의 하우징 및 내부 부품의 구성을 수직단면도로 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 핸드피스(200)는, 본체 모션구동부(210), 센서부(220), 메인회로부(230) 및 본체 하우징부(240)를 포함할 수 있다.
본체 모션구동부(210)는, 핸드피스(200)에 내장되어 초음파 발생부(111)를 움직이도록 하기 위해 카트리지 모션구동부(112)와 연결될 수 있다. 보다 구체적으로는, 초음파 발생부(111)를 정밀하고 정확하게 작동시키기 위하여 센서부(220)에 의해 감지되어 입력된 신호에 따라 일정한 각도로 회전하는 스테핑 모터를 포함할 수 있다.
센서부(220)는, 본체 모션구동부(210)의 카트리지 모션구동부(112) 방향의 일 측에 결합되어 본체 모션구동부(210)의 초기 시작 위치를 감지할 수 있다.
메인회로부(230)는, 회로부(121)와 연결되어 센서부(220)의 감지된 신호를 입력하고 본체 모션구동부(210)의 제어신호를 출력하여 본체 모션구동부(210)를 작동시키고 카트리지(100)와 핸드피스(200) 사이의 각종 신호를 송수신할 수 있다. 보다 구체적으로는, 메인회로부(230)는 카트리지(100)의 제어부(120)의 회로부(121)와 연결되고, 핸드피스(200)의 본체 모션구동부(210)의 위쪽에 위치하여 전체적인 작동을 제어할 수 있다.
본체 하우징부(240)는, 본체 모션구동부(210), 센서부(220) 및 메인회로부(230)를 둘러쌀 수 있다. 보다 구체적으로는, 메인회로부(230)와 연결되어 본체 하우징의 외부로 돌출되어 있는 동작버튼(241) 및 본체 하우징 외부의 윗면에 장착되어 동작 여부를 확인할 수 있는 동작표시등(242)을 포함할 수 있다. 즉, 본체 하우징부(240)의 외부로 돌출된 동작버튼(241)을 누르면 메인회로부(230)에 신호가 전달되어 작동이 시작되며, 작동 여부는 동작표시등(242)을 통해 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브의 전체적인 구성을 수직단면도로 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브는 초음파를 발생시키고 직접적으로 피검사체의 표면에 초음파를 주사하는 교체 가능한 카트리지(100) 및 초음파 프로브의 전체적인 작동을 제어하는 핸드피스(200)로 구성될 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 분리 및 교체가 가능한 카트리지(100); 및 상기 카트리지(100)의 상부에 분리 및 교체가 가능하도록 결합되는 핸드피스(200)로 구성되는 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브로서,
    상기 카트리지(100)는,
    초음파를 발생시켜 피검사체 표면에 초음파를 주사하는 작동부(110);
    상기 작동부(110)의 상부에 결합되며 초음파 발생을 제어하는 회로부(121)가 구비된 제어부(120); 및
    상기 작동부(110) 및 제어부(120)를 둘러싸는 카트리지 하우징부(130)를 포함하되,
    상기 작동부(110)는,
    상기 작동부(110) 내부에 위치하여 초음파를 발생시키는 초음파 발생부(111);
    상기 작동부(110)의 상부에 위치하며 상기 초음파 발생부(111)의 윗면과 결합하여 상기 초음파 발생부(111)를 이동시키는 카트리지 모션구동부(112);
    상기 카트리지 모션구동부(112)의 옆쪽에 위치하며 상기 작동부(110)의 내부압력에 대해 완충역할을 할 수 있도록 상기 제어부(120)의 하부와 작동부(110)의 상부를 관통하는 상부개방형의 자바라 형상의 완충장치부(113);
    상기 작동부(110) 내부에 초음파 전달 매개물질로 채워진 매칭레이어부(114); 및
    상기 매칭레이어부(114)를 통해 전달된 초음파를 피검사체의 표면에 주사하기 위해 상기 작동부(110) 하부의 개방된 부분에 시트 형태의 커버가 부착된 음향커버부(115)를 포함하고,
    상기 카트리지 모션구동부(112)는,
    상기 초음파 발생부(111)와 직접적으로 결합되어 상기 초음파 발생부(111)를 이동시키는 대차구동부(112a);
    상기 대차구동부(112a)의 용이한 움직임을 위해 상기 초음파 발생부(111)와 수직방향으로 상기 대차구동부(112a)의 양쪽에 연결되고 상기 초음파 발생부(111)의 흔들림 방지 및 정밀 제어를 위해 상기 대차구동부(112a)의 하단에도 연결되는 실린더 형태의 3축 레일(112b); 및
    상기 대차구동부(112a)의 중앙에 상기 레일(112b)과 같은 방향으로 결합되어 상기 핸드피스(200)와 연결되는 대차구동축(112c)을 포함하며,
    상기 완충장치부(113)는,
    상기 작동부(110) 내부의 압력이 증가함에 따라 팽창된 압력이 상기 완충장치부(113)의 폐쇄된 하부를 밀어내면 상기 완충장치부(113)가 수축하면서 상기 제어부(120) 방향으로 개방된 상부를 통해 상기 완충장치부(113)의 공기가 빠져나가게 됨으로써 상기 작동부(110) 내부의 팽창된 압력을 완충하고,
    상기 음향커버부(115)는,
    인체 연부조직과 유사한 물성특징을 가지며 인체 연부조직의 음향 임피던스와 유사한 1.0~3.0 Mrayl의 시트형태의 커버로 구성되는 것을 특징으로 하는, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대차구동축(112c) 및 대차구동부(112a)의 양쪽에 연결된 레일(112b)은,
    상기 초음파 전달 매개물질로부터 보호하고 상기 대차구동부(112a)의 이동이 용이하도록 주름호스(112d)로 싸여있는 것을 특징으로 하는, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 매칭레이어부(114)는,
    인체 연부조직과 유사한 물성특징을 가지며 인체 연부조직의 음향 임피던스와 유사한 1.0~2.0 Mrayl의 초음파 전달 매개 물질로 채워져 있는 것을 특징으로 하는, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 핸드피스(200)는,
    상기 핸드피스(200)에 내장되어 상기 초음파 발생부(111)를 움직이도록 하기 위해 상기 카트리지(100) 모션구동부와 연결되는 본체 모션구동부(210);
    상기 본체 모션구동부(210)의 상기 카트리지 모션구동부(112) 방향의 일 측에 결합되어 상기 본체 모션구동부(210)의 초기 시작 위치를 감지하는 센서부(220);
    상기 회로부(121)와 연결되어 상기 센서부(220)의 감지된 신호를 입력하고 상기 본체 모션구동부(210)의 제어신호를 출력하여 상기 본체 모션구동부(210)를 작동시키고 상기 카트리지(100)와 핸드피스(200) 사이의 각종 신호를 송수신 하는 메인회로부(230); 및
    상기 본체 모션구동부(210), 센서부(220) 및 메인회로부(230)를 둘러싸는 본체 하우징부(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 본체 모션구동부(210)는,
    상기 초음파 발생부(111)를 정밀하고 정확하게 작동시키기 위하여 상기 센서부(220)에 의해 감지되어 입력된 신호에 따라 일정한 각도로 회전하는 스테핑 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브.
  6. 제4항에 있어서, 상기 본체 하우징부(240)는,
    상기 메인회로부(230)와 연결되어 상기 본체 하우징부(240)의 외부로 돌출되어 있는 동작버튼(241); 및
    상기 본체 하우징부(240) 외부의 윗면에 장착되어 동작 여부를 확인할 수 있는 동작표시등(242)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 압력완충장치가 포함된 고강도 집속 초음파 프로브.
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