KR101791550B1

KR101791550B1 - 초음파 치료용 헤드

Info

Publication number: KR101791550B1
Application number: KR1020160037803A
Authority: KR
Inventors: 정성재
Original assignee: (주)클래시스
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-30
Also published as: KR20170065425A; WO2017095078A1; KR101824464B1; KR101824463B1; KR101649519B1; KR20170065424A; KR20170065426A

Abstract

본 발명은 초음파 카트리지에 관한 것으로서, 제1액츄에이터와 제2액츄에이터의 작동에 따른 스테이지의 피봇 운동이 피팅부재에 의해 카트리지의 내부에 구비된 트랜스듀서가 평면운동이 가능함으로서 원하는 깊이의 치료부위에 균일한 에너지를 인가하여 치료 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

초음파 치료용 헤드{HEAD OF ULTRASONIC THERAPY SYSTEM FOR TREATMENT}

본 발명은 고강도 집속형 초음파(HIFU)를 이용한 비만 치료장치에 사용되는 초음파 치료용 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2축 제어에 의해 트랜스듀서가 평면운동할 수 있어 피부의 표면을 따라 항상 균일하게 초음파를 침투시킬 수 있게되므로 비만 치료 성능을 향상시킬 수 있는 초음파 치료용 헤드에 관한 것이다.

최근들어, 식생활이 서구화되면서 비만이 급속하게 증가하여 국민건강과 미용을 해치는 가장 큰 원인이 되었고, 이를 치료하기 위한 다양한 다이어트 프로그램과 초음파 비만 치료장치들이 개발되어 널리 사용되고 있다.

고강도 집속형 초음파(HIFU; High Intensity Focused Ultrasound) 비만치료 기술은 본래 비침습적으로 내부 장기 종양을 선택적으로 고온 응고시켜 암세포를 파괴하는 항암치료 목적으로 사용되었으나 미국의 솔타 메디컬이 인체의 복부비만 치료 목적으로 HIFU가 장착된 리포소닉(Liposonix)이라는 장비를 최초로 개발하였다. HIFU(high intensity focused ultrasound)를 이용한 지방파괴의 과정은 집적 초음파가 지방세포의 어느 일정 지점에 포커싱되면 조직의 온도가 65℃ ~100℃까지 순간적으로 올라가며, 이로 인해 조직이 파괴되도록 하는 것이다. HIFU 장비는 다른 피부과 장비들 예컨대, 레이저 및 RF 고주파 장비와는 달리 피부표면에 아무런 손상을 발생시키지 않으면서도 비침습적으로 선택된 부분에 HIFU 에너지를 집중시켜 지방을 응고괴사(coagulation necrosis)가 일어나도록 유도한다. 이렇게 괴사된 지방세포는 우리 몸의 손상부분 복구 메커니즘에 의해 자연스럽게 제거된다.

알려진 초음파 비만 치료장치로는 출원번호 제10-2007-7027898호로 출원된 '지방조직을 파괴하기 위한 장치 및 방법'이 있다. 제10-2007-7027898호는 적어도 하나의 초음파 변환기를 갖는 헤드와, 헤드를 지지하기 위한 현수장치와, 초음파 변환기를 제어하기 위한 제어기로 구성되어 초음파 에너지로 피하 지방을 조직 변형시켜 비침습적으로 비만을 치료하도록 되어 있다. 또한 출원번호 제10-2011-7017983호로 출원된 '조직 이미징 및 치료 시스템'은 손으로 작동하는 핸드 완드와, 초음파 트랜스듀서가 있는 착탈식 에미터-리시버 모듈과, 핸드 완드와 연결되어 이미징 모드에서 피부 영상을 디스플레이에 표시하고 치료 모드에서 피부 표면 아래 3mm~4.5mm(SMAS층)를 초음파로 쏘아 피부에 탄력을 갖게 하고 주름을 개선하는 것이다.

한편, 이러한 초음파 비만치료장치들은 컨트롤러의 제어에 따라 HIFU를 발생하여 환자의 피하 지방을 분해하기 위한 헤드 혹은 핸드피스를 구비하고 있다. 출원번호 제10-2006-7013272호로 출원된 '가동제어가 있는 초음파 치료헤드'는 창을 구비하는 엔클로져와, 엔클로져 내에 메달린 HIFU 트랜스듀서와, HIFU 트랜스듀서가 창을 통해 HIFU로 피하지방에 에너지를 제공하도록 X축과 Y축 방향으로 이동시키는 액츄에이터로 구성되어 있다. 그리고 출원번호 제10-2010-7019552호로 출원된 '초음파 시스템을 이용한 치료 헤드'는 엔클로저와, 윈도우가 부착된 하부 격실과 상부 격실을 분리시키는 파티션과, 파티션의 개구부와, 개구부에 설치되고 이동 가능한 컨트롤 아암과, 상부 격실내에 위치되고 컨트롤 아암을 제어하는 작동 조립체와, 컨트롤 아암의 하단부에 결합되는 HIFU 트랜스듀서로 구성된다.

또한 본 출원인이 선출원하여 특허 등록번호 제10-1177691호로 등록 받은 "고강도 집속형 초음파를 이용한 비침습성 피하지방 감소 장치의 3축 제어 헤드"는 컨트롤러의 제어에 따라 3축으로 제어하여 시술자의 지방층에 초음파를 3차원으로 제공하도록 되어 있다.

KR 10-2006-0121267 A KR 10-1177691 B1

고강도집속형 초음파를 이용한 비만치료에는 헤드를 이용하여 환자의 지방층에 제공하는 과정이 필요한데, 종래의 헤드에 의한 초음파 제공시에는 피봇 구동의 특성상 곡면(원호)으로 초음파의 제공이 이루어져 주변부로 갈수록 피부로 제공하는 에너지가 감소하고, 촛점 깊이가 변경되어 균일한 치료가 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 트랜스듀서가 평면으로 균일하게 제어가 가능하여 치료성능을 향상시킬 수 있는 초음파 치료용 헤드를 제공하는데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 초음파 치료용 헤드는, 내부에는 복수의 액츄에이터를 포함하는 구동부와, 상기 구동부에 의해 피봇운동하는 스테이지를 포함하는 헤드몸체와, 일측은 상기 구동부에 결합되고, 타측은 상기 스테이지와 각각 결합되는 복수의 가동축과, 상기 헤드몸체에 탈착되며, 내부에는 트랜스듀서와 액체가 밀봉되는 카트리지를 포함하되, 상기 카트리지는, 상기 트랜스듀서에서 발생되는 초음파를 치료영역으로 전달하기 위한 평면 윈도우가 구비되는 카트리지 하우징과, 상기 카트리지 하우징의 내부에 설치되는 횡행가이드와, 상기 카트리지 하우징의 내부에 설치되며, 상기 횡행가이드와 수직하게 배치되고, 상기 횡행가이드를 종방향으로 가이드하는 종행가이드와, 상기 스테이지의 피봇운동에 의해 상기 트랜스듀서가 상기 횡행가이드 및 종행가이드를 따라 이동되도록 하는 피팅부재가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 헤드몸체에는, 상기 구동부가 상면에 설치되고, 하부에는 상기 스테이지가 배치되는 베이스판이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 액츄에이터는, 상기 베이스판의 상면에 설치되는 제1액츄에이터 및 제2액츄에이터인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1액츄에이터와 상기 제2액츄에이터는, 모터와, 상기 모터에 의해 좌우로 회전되는 리드 스크류와, 상기 리드 스크류의 외주면에 결합되되, 상기 모터에 의해 상기 리드 스크류의 외주면에서 승하강되는 슬라이더와, 상기 슬라이더가 상기 리드 스크류의 외주면을 다라 승하강되도록 하기 위한 가이드봉이 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스판에 형성되는 제1작동홀 및 제2작동홀이 더 포함되며, 상기 복수의 가동축은, 상기 제1작동홀 및 제2작동홀을 관통하며, 일측은 상기 슬라이더에 결합되고, 타측은 상기 스테이지와 결합되는 제1가동축 및 제2가동축인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이지는, 상기 베이스판의 하면과 피봇축을 매개로 연결되는 제1블럭과, 상기 제1블럭과 힌지를 매개로 좌우로 회전가능하게 결합되는 제2블럭을 포함하며, 상기 피봇축의 하부는 제1블럭과 제1볼조인트를 매개로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1블럭은 상기 제1작동홀을 관통하는 제1가동축의 타측에 구비된 제2볼조인트와 회전가능하게 연결되고, 상기 제2블럭은 상기 제2작동홀을 관통하는 제2가동축의 타측에 구비된 제3볼조인트와 회전가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1블럭 및 제2블럭에는 상기 제2볼조인트 및 제3볼조인트가 끼워져 횡방향으로 이동될 수 있는 가동홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이지는, 상기 제1볼조인트에 의해 상기 베이스판에 대하여 피봇운동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카트리지는, 상기 헤드몸체의 하부에 결합되며, 상기 평면 윈도우는 상기 카트리지 하우징의 하부 개구에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 제1액츄에이터와 제2액츄에이터의 작동에 따라 카트리지의 내부에 구비된 트랜스듀서가 평면운동이 가능함으로서 원하는 깊이의 치료부위에 균일한 에너지를 인가하여 치료 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 치료장치의 헤드를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 헤드에서 작동 조립체가 있는 헤드몸체의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 베이스판의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 헤드에 장착되는 카트리지의 사시도이다.
도 7은 도 6의 분해사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 치료장치의 헤드를 도시한 사시도, 도 2는 도 1의 분해사시도, 도 3은 도 2의 측면도, 도 4는 본 발명에 따른 헤드에서 작동 조립체가 있는 헤드몸체의 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 초음파 치료용 헤드(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적인 형상이 시술자(예:의사)의 손으로 잡아 환자의 피부에 접촉시켜 치료하기 용이하도록 제작된다.

초음파 치료용 헤드(10)는 내부에 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)가 내장된 헤드몸체(100)와, 헤드몸체(100)에 착탈 가능한 구조로서 헤드몸체(100)의 작동에 따라 초음파를 발생하고, 치료 영역인 피부를 따라 이동하면서 초음파를 조사하기 위한 카트리지(200)로 구성된다.

여기서, 상기 치료 영역인 피부는 대체로 허벅지 등과 같이 평평한 형상을 가지며, 넓은 피부면적을 가진 부위일 수도 있다.

그러나, 복부, 둔부 등과 같이 곡선 형상을 갖는 부위인 경우, 시술자가 헤드의 하부(카트리지(200)의 하면)로 피시술자의 치료 영역을 가볍게 눌러주어 치료 영역이 평평하게 한 후 시술하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기와 같이 피부를 따라 이동되면서 초음파를 조사하여 피하지방으로 초음파를 조사할 수 있는 것이 특징이다. 이에 따라, 항상 일정한 깊이로 초음파를 조사하여 침투시킬 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 초음파 치료용 헤드(10)는 휴대 가능한 독립형으로 구현될 경우, 전원이 공급되면 헤드몸체(100)의 내부에 컨트롤러를 구비한다. 초음파 치료용 헤드(10)는 컨트롤러의 제어에 의해 독립적으로 작동할 수 있다.

그러나, 안정적인 전원의 공급 및 간편한 조작을 위해 외부에 별도로 컨트롤러를 두는 것이 더 바람직할 것이다.

상기와 같이 외부에 별도로 컨트롤러를 두는 경우에는 헤드몸체(100)와 외부의 컨트롤러가 유선 케이블 등으로 연결될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 초음파 치료용 헤드(10)는 헤드몸체(100)와 헤드몸체(100)의 하부에 탈착되는 카트리지(200)로 구성된다.

헤드몸체(100)는 내부에 소자들을 지지 및 보호하고 디스플레이부를 매개로 사용자에게 인터페이스를 제공하기 위한 몸체 하우징(11), 베이스판(300), 제1축에서 상하로 병진(왕복)운동을 발생시키며, 상기 베이스판(300)의 상면에 설치되는 제1액츄에이터(110), 제2축에서 상하로 병진(왕복)운동을 일으키며, 상기 베이스판(300)의 상면에 설치되는 제2액츄에이터(120), 베이스판(300)의 하면에 고정설치되는 제1볼베어링(1)을 축의 중심으로 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)에 의해 피봇 운동하는 스테이지(130)로 구성된다.

상기 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)는 동일하게 병진운동될 수도 있으나, 개별적으로 병진운동될 수도 있다.

상기 카트리지(200)는 나중에 자세히 설명하는 바와 같이, 상기 헤드몸체(100)의 하부에 결합되며, 내부에는 트랜스듀서(226)를 수용하면서 액체를 밀봉시키기 위한 카트리지 하우징(212), 이 카트리지 하우징(212)에 설치되어 초음파를 치료영역으로 전달하기 위한 평면 윈도우(도 7의 228), 카트리지 하우징(212)의 내부에 설치되는 횡행가이드(241), 카트리지 하우징(212)의 내부에서 상기 횡행가이드에 대하여 수직하게 배치되며 상기 횡행가이드(241)를 종방향으로 이동되도록 하는 종행가이드(240)와, 후술할 스테이지(130)의 피봇운동에 의해 트랜스듀서(226)가 횡행가이드(241) 및 종행가이드(240)를 따라 x, y 방향(좌우방향)으로 이동되도록 하는 피팅부재로 구성된다.

또한, 상기 피팅부재는 스테이지(130)의 하부와 연결되는 연결부(204), 연결부(204)의 하부에 결합되며 내부에는 삽입부(미도시)가 형성되는 제1서포트(214), 상기 삽입부로 삽입되어 스테이지(130)의 피봇운동에 의해 승하강되는 제2서포트(218), 제2서포트(218)의 하부에 설치되는 제4볼조인트(4) 및 내부에는 피부로 초음파를 조사하기 위한 트랜스듀서(226)가 수용되며, 상기 제4볼조인트(4)와 회전가능하게 결합되는 트랜스듀서 하우징(224)으로 구성된다.

상기 트랜스듀서 하우징(224)은 제4볼조인트(4)를 매개로 제2서포트(218)의 하부에 연결되되, 연결블럭(242)을 매개로 횡행가이드(241)와 연결되며, 이 횡행가이드(241)는 종행가이드(240)와 연결된다.

이에 따라, 상기 트랜스듀서 하우징(224)은 제2서포트(214)의 상하방향의 승하강에 의해 횡행가이드(241)를 따라 횡방향으로 이동되며, 이 횡행가이드(241)는 종행가이드(240)를 따라 종방향으로 이동될 수 있다.

즉, 상기 트랜스듀서 하우징(224)은 x, y 방향으로 수평하게 이동되는데, 이에 따라, 트랜스듀서 하우징(224)에 설치된 트랜스듀서(226)는 피부(피하)로 초음파 에너지를 제공할 수 있다.

다시말하면, 상기 트랜스듀서 하우징(224)은 횡행가이드(241)와 종행가이드(240)에 의해 카트리지 하우징(212)의 내부에서 평면 윈도우(228)의 상면과 일정하게 이격된 거리를 유지하면서 이동될 수 있다.

이에 따라, 트랜스듀서(226)에서 발생되는 초음파 에너지는 피시술자의 피부의 내부에 항상 일정한 깊이로 침투될 수 있다.

상기 평면 윈도우(228)는 트랜스듀서(226)에서 발생되는 초음파를 투과시키는 일종의 투과창이며, 이에 따라, 카트리지 하우징(212)의 하부는 평면 윈도우(228)가 설치될 수 있도록 개구되어야 할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 초음파 치료용 헤드에서 작동 조립체가 있는 헤드몸체의 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 제1축에서 병진(왕복)운동을 발생시키는 제1액츄에이터(110)는 모터(111), 모터(111)의 회전축과 리드 스크류(113)를 결합하기 위한 커플러(112), 모터(111)에 의해 좌우로 회전되는 리드 스크류(113), 리드 스크류(113)를 지지하기 위한 지지 프레임(117), 리드 스크류(113)의 외주면에 결합되되, 모터(111)에 의해 리드 스크류(113)의 외주면을 따라 상하로 왕복운동하는 슬라이더(114), 슬라이더(114)가 리드 스크류(113)의 외주면을 따라 이동시, 슬라이더(114)의 자유회전을 방지함과 동시에 승하강(직선운동)되도록 가이드하는 가이드봉(118), 슬라이더(114)의 위치를 검출하기 위한 위치저항(116), 슬라이더(114)의 선단에 장착되는 제1구동축(140)으로 구성되며, 제1구동축(140)은 도 5에 도시된 베이스판(300)에 타공된 제1작동홀(310)을 관통하여 스테이지(130)와 연결된다.

또한, 제2축에서 병진(왕복)운동을 발생시키는 제2액츄에이터(120)는 제1액츄에이터와 동일하게 모터(121), 커플러(122), 리드 스크류(123), 리드 스크류(123)와, 지지 프레임(127), 슬라이더(124), 가이드봉(128), 위치저항(126) 및 제2구동축(240)으로 구성된다.

상기 제2구동축(240)은 상술한 제1구동축(140)과 동일하게 베이스판(300)에 타공된 제2작동홀(320)을 관통하여 스테이지(130)와 연결된다.

즉, 상기 제1구동축(140)과 제2구동축(240)의 일측은 각각 슬라이더(114, 124)에 연결되어 액츄에이터의 작동을 스테이지에 전달하기 위한 매개체이며, 제1구동축(140)과 제2구동축(150)의 타측에는 제2볼조인트(2)와 제3볼조인트(3)가 각각 구비된다.

본 발명에 있어서 상기 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)는 서로 동일한 한 쌍의 부재이며, 이러한 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)는 베이스판(300)의 상면에 설치되되, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스판(300)의 중앙을 기준으로 서로 수직하게 배치되되, 베이스판(300)의 중앙에서 동일한 거리에 이격 배치되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)가 베이스판(300)의 중앙에서 동일한 위치와 거리 이격되어 배치되는 경우, 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)에 의해 구동되는 스테이지(130)를 제어하기 용이할 것이다.

한편, 상기 베이스판(300)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1작동홀(310)과 제2작동홀(320)이 관통형성된다. 상기 제1작동홀(310)과 제2작동홀(320)에는 제1가동축(140)과 제2가동축(150)이 각각 관통되어 베이스판(300)의 하부에 배치되는 스테이지(130)와 연결된다.

상기 제1가동축(140)은 제1액츄에이터(110)와 스테이지(130)의 제1블럭(131)을 연결하며, 제2가동축(150)은 제2액츄에이터(210)와 스테이지(130)의 제2블럭(132)을 연결한다.

여기서, 상기 제1가동축(140)과 제2가동축(150)의 일측(상부)은 각각 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)의 슬라이더(114, 124)에 개별적으로 결합된다. 상기 제1가동축(140)과 제2가동축(150)의 타측(하부)은 각각 제1블럭(310)과 제2블럭(320)에 결합된다. 상기 제1가동축(140)과 제2가동축(150)의 타측 단부에는 각각 제2볼조인트(2)와 제3볼조인트(3)가 구비된다.

상기 제1블럭(131)과 제2블럭(132)은 힌지를 매개로 연결되되, 제2블럭(320)이 제1블럭(310)에 좌우로 회전가능하게 결합된다.

상기 제2볼조인트(2)와 제3볼조인트(3)는 각각 제1블럭(131)과 제2블럭(132)에 결합되는데, 제2볼조인트(2)과 제3볼조인트(3)는 상기 제1블럭(131)과 제2블럭(132)에 형성된 가동홈(미도시)에 각각 회전가능하게 끼움결합된다.

또한, 상기 가동홈은 제2볼조인트(2)와 제3볼조인트(3)의 좌우 움직임이 일부 허용되도록 제1블럭(131)과 제2블럭(132)의 길이방향을 따라 일정한 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 제2볼조인트(2)와 제3볼조인트(3)는 가동홈에 회전가능하게 결합되면서, 이와 동시에 일부 이동이 가능하다.

또한, 상기 스테이지(130)는 베이스판(300)의 하부와 피봇축(400)을 매개로 연결되는데, 이러한 피봇축(400)의 하부에는 제1볼조인트(1)가 구비된다.

상기 제1볼조인트(1)에 의해 스테이지(130)는 베이스판(300)의 하부에서 회전가능하게 연결되며, 피봇축(400)은 스테이지(130)의 회전의 중심축이된다. 이러한 제1볼조인트(1)는 상술한 제2볼조인트(2) 및 제3볼조인트(3)와는 다르게 좌우로 이동되지 아니한다.

즉, 상기 스테이지(130)는 제1볼조인트(1)를 피봇운동의 축으로 하여 베이스판(300)에 대하여 피봇운동하며, 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)의 상하 병진운동에 의해 상하 및 좌우로 자유롭게 작동될 수 있다.

상기 스테이지(130)는 베이스판(300)의 하면과 제1볼조인트(1)를 매개로 회전가능하게 결합되는 부재로서, 이러한 스테이지(130)는 제1블럭(131)과 제2블럭(132)으로 구성된다.

상기 제1블럭(131)은 베이스판(300)의 하면과 피봇축(400)의 하부에 구비된 제1볼조인트(1)를 매개로 연결된다. 상기 제2블럭(132)은 제1블럭(131)과 힌지를 매개로 좌우로 회전가능하게 결합되되, 제2블럭(132)이 제1블럭(131)에 대하여 좌우로 회전되는 회전각은 제어(예:120도)될 수도 있다.

상술한 제2볼조인트(2)는 제1블럭(131)과 연결되며, 제3볼조인트(3)는 제2블럭(132)과 연결되되, 제1블럭(131)과 제2블럭(132)에는 제2볼조인트(2)와 제3볼조인트(3)가 끼워져 좌우로 이동될 수 있도록 가동홈이 각각 형성된다.

다시말하면, 제1블럭(131)과 제2블럭(132)으로 구성되는 상기 스테이지(130)는 제1볼조인트(1)에 의해 축이 고정된 상태에서 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)의 병진운동에 의해 제2볼조인트(2)와 제3볼조인트(3)가 가동홈의 길이방향을 따라 일부 이동되면서 피봇운동한다.

한편, 상기 스테이지(130)의 하부에는 피팅부재의 연결부(204)와 연결되는 결합용 자석(133)이 구비되는데, 이러한 결합용 자석(133)에 의해 피팅부재는 스테이지(130)의 피봇운동을 전달받으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

미설명부호 134는 후술할 피팅부재와의 결합을 위한 부재이며, 미설명부호 L은 슬라이더(114, 124)를 감지하기 위한 리미트 스위치이고, 미설명부호 P는 컨트롤러와 입력부(150)와 연결되어 후술할 카트리지 PCB(202)와 연결되는 PCB이다

도면에는 자세히 도시하지 않았으나 피팅부재와 결합용 자석(133)은 자력에 의해 강하게 결합되어 스테이지(130)의 운동에 따라 카트리지(120)의 피팅부재가 트랜스듀서(226)와 트랜스듀서 하우징(224)을 움직일 수 있도록 되어 있다.

그리고, 헤드몸체(100)에는 몸체 하우징(11)에 장착되어 사용자와의 인터페이스를 제공하기 위한 터치스크린(101), 소정의 작동 알고리즘에 따라 프로그래밍된 소프트웨어를 실행하여 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)의 동작을 제어하고, 트랜스듀서(226)를 구동하기 의한 컨트롤보드(미도시)가 구비되어 있다. 각 액츄에이터(110, 120)의 위치저항(116,126)은 컨트롤보드로 연결되어 슬라이더(114,124)가 상사점 또는 하사점의 위치에 도달하면 각 액츄에이터(110, 120)의 회전방향을 전환하게 한다.

헤드몸체(100)에는 이와 같은 구성외에도 카트리지(200)가 잘 결합되었는지 확인하기 위한 감지센서 등이 추가 설치될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 헤드에 장착되는 카트리지의 사시도, 도 7은 도 6의 분해사시도가 도시되어 있다.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 카트리지(200)는 카트리지 PCB(202), 연결부(204), 자바라 지지링(206), 자바라(208), 상커버(210), 카트리지 하우징(212), 제1서포트(214), 제2서포트(218), 트랜스듀서 하우징(224), 트랜스듀서(226), 평면 윈도우(228), 하커버(230), 횡행가이드(241), 종행가이드(242) 및 연결블럭(242)로 구성된다.

상기 카트리지 PCB(202)는 컨트롤러에 연결되며, 도 1 내지 도 4에 도시된 입력부(150)에 의해 제어되는 부재이다. 상기 카트리지 PCB(202)에는 헤드몸체(100)의 리드 커넥터를 통해 후술할 트랜스듀서(226)의 구동을 위한 전원을 공급받는 단자(미도시), 컨트롤러와 입력부(150)로부터 트랜스듀서(226)의 구동패턴을 입력받는 단자(미도시) 등이 구비될 수 있으며, 상기 카트리지 PBC(202)와 트랜스듀서(226)는 도시되지 않은 전선으로 연결되어야 할 것이다.

상기 연결부(204)는 헤드몸체(100)와 결합을 위한 부재로서, 헤드몸체(100)의 접촉 커넥터 및 결합부와 체결되어 스테이지(130)의 피봇 운동과 컨트롤보드(142)의 전기신호를 연결하도록 되어있다.

상기 연결부(204)에는 결합용 자석(133)과 자력으로 결합되기 위한 또 다른 결합용 자석(203)이 구비되는데, 이러한 또 다른 결합용 자석(203)은 별도의 고정브라켓(205)을 이용하여 연결부(204)에 설치될 수 있다.

상기 자바라(208)는 자바라 지지링(206)에 의해 카트리지 하우징(212)과 체결되어 내부에 트랜스듀서(226)의 움직임을 허용하면서 내부의 액체가 외부로 누출되지 않도록 밀봉시키는 역할을 한다.

상기 평면 윈도우(228)는 카트리지 하우징(212)에 설치되어 초음파를 치료영역으로 전달하는 역할을 한다.

이때, 상커버(210)와 하커버(230)는 카트리지 하우징(212)과 체결되어 자바라(208) 및 평면 윈도우(228)와 함께 카트리지(200)의 내부 공간을 밀봉시켜 초음파를 전달하기 위한 매체인 액체가 누출되지 않게 한다.

피팅부재는 스테이지(130)의 하부와 연결되는 연결부(204), 카트리지 하우징(212)의 내부에서 연결부(204)의 하부에 결합되며, 하부가 개구된 삽입부가 길이방향을 따라 형성되는 제1서포트(214), 스테이지(130)의 피봇운동에 의해 승하강는 제2서포트(218), 제2서포트(218)의 하부에 구비되는 제4볼조인트(4) 및 제4볼조인트(4)와 회전가능하게 결합되는 트랜스듀서 하우징(224), 카트리지 하우징(212)의 내부에 설치되는 횡행가이드(241), 이 횡행가이드(241)와 트랜스듀서 하우징(224)을 결합하여 트랜스듀서 하우징(224)이 횡행가이드(241)를 따라 횡방향으로 이동되도록 하는 연결블럭(242), 카트리지 하우징(224)의 내부에 설치되되, 상기 횡행가이드(241)와 결합되며, 횡행가이드(241)를 종방향으로 가이드하는 종행가이드(240)가 포함된다.

상기 트랜스듀서 하우징(224)은 내부에 트랜스듀서(226)가 수용되며, 도 7에 도시된 바와 같은 횡행가이드(241)와 종행가이드(240)에 의해 평면 윈도우(228)의 상면과 일정한 거리가 유지된 상태로 이동된다.

상기 횡행가이드(241)와 종행가이드(240)는 x, y 방향으로 트랜스듀서 하우징(224)을 가이드하는 역할을 하며, 이러한 횡행가이드(241)와 종행가이드(240)에는 레일이 형성되는데, 상기 횡행가이드(241)의 레일에는 트랜스듀서 하우징(224)과의 연결을 위한 연결블럭이 결합된다.

본 발명에서는 연결블럭(242)이 횡행가이드(241)와 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 연결블럭(242)이 종행가이드(240)에 연결되고, 종행가이드(240)가 횡행가이드(241)에 연결되는 것도 가능하므로 이에 한정되지 아니한다.

상기와 같이 트랜스듀서 하우징(224)이 횡행가이드(241)와 종행가이드(240)에 의해 x, y 방향으로 평면이동될 때, 제4볼조인트(4)에 의해 트랜스듀서 하우징(224)이 회전되므로 안정적인 평면이동이 가능하다.

상기 트랜스듀서(226)는 트랜스듀서 하우징(224)에 체결되어 구동신호가 입력되면 초음파를 발생시킨다.

한편, 제2서포트(218)의 외주면에는 분리방지돌기(217)가 형성되고, 제1서포트의 내벽에는 분리방지턱(미도시)이 형성된다.

상기 분리방지턱에 의해 제2서포트(218)는 제1서포트(214)에서 분리되는 것이 방지된다.

미설명부호 201은 카트리지(200)와 헤드몸체(100)의 결합을 위한 브라켓이다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 초음파 치료용 헤드의 동작을 설명하기로 한다.

통상 초음파 치료는 치료 목적에 따라 촛점 영역의 깊이가 달라지므로 치료목적에 맞는 카트리지(200)를 선택하여 헤드몸체(100)에 장착한다. 또한, 치료부위나 목적에 따라 트랜스듀서(226)의 작동 패턴이나 동작 시간을 선택할 수도 있다.

초음파 치료용 헤드(10)의 사용자 인터페이스를 통해 초음파 치료용 헤드(10)를 작동시키면, 컨트롤러가 미리 프로그램된 패턴에 따라 제1액츄에이터(110)와 제2액츄에이터(120)를 구동하고, 트랜스듀서(226)를 작동시켜 초음파 혹은 고집속초음파(HIFU)가 발생되게 한다.

제1액츄에이터의 모터(111)가 회전되면 커플러(112)를 통해리드 리드 스크류(113)가 회전되고, 리드 스크류(113)에 체결된 슬라이더(114)가 스크류(113)를 따라 하방으로 이동하게 되면서 슬라이더(140)에 연결된 제1구동축(140)이 하방으로 이동하게된다.

이때, 제1구동축(140)에 구비된 제2볼조인트(2)가 하방으로 이동하면 스테이지(130)은 피봇축(400)의 제1볼조인트(1)를 축으로 하여 피봇운동하게 된다.

이와 동일한 방식으로, 제2액츄에이터(120)도 동작하게 되면, 스테이지(130)는 제1볼조인트(1)와 제2볼조인트(2)에 의한 피봇운동과 제3볼조인트(3)에 의한 피봇운동이 결합되어 다양한 방향으로 피봇운동을 일으키게 된다.

제1액츄에이터(110)의 슬라이더(114)가 하한 위치에 도달한 것을 위치저항(116)을 통해 검출하게 되면, 컨트롤러는 제1액츄에이터(110)의 회전방향을 반대방향으로 변환하여 회전시키게 되고, 이에 따라 슬라이더(114)는 상방으로 이동하게 된다. 동일한 방식으로 제1액츄에이터(110)의 슬라이더(114)가 상한 위치에 도달한 것을 위치저항(116)을 통해 검출하게 되면, 컨트롤러는 제1액츄에이터(110)의 회전방향을 다시 반대방향으로 변환하여 다시 하향으로 이동하게 하고, 이에 따라 슬라이더(114)는 상한과 하한 사이를 왕복운동하면서 스테이지(130)를 밀거나 당기게 된다.

한편, 스테이지(130)의 피봇운동은 카트리지(200)의 피팅부재로 전달되고, 피팅부재는 피봇운동에 의해 평면 선단에 장착된 트랜스듀서(226)는 횡행가이드(241)와 종행가이드(240)를 따라 평면 윈도우(228)의 상부에서 x, y 방향으로 평면이동된다.

이때, 피팅부재는 횡행가이드(241), 종행가이드(240) 및 제4볼조인트(4)에 의해 전체 축의 길이가 가변되어 피봇운동을 평면운동으로 전환하여 트랜스듀서(226)에서 조사되는 초음파가 평면으로 조사되도록 한다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1-제1볼조인트 2-제2볼조인트
3-제3볼조인트 4-제4볼조인트
10-초음파 치료용 헤드 11-몸체 하우징
100-헤드몸체
110-제1액츄에이터 111-모터
112-커플러 113-리드 스크류
114-슬라이더 116-위치저항
117-지지 프레임 118-가이드봉
120-제2액츄에이터 121-모터
122-커플러 123-리드 스크류
124-슬라이더 126-위치저항
127-지지 프레임 128-가이드봉
130-스테이지 131-제1블럭
132-제2블럭 133-결합용 자석
140-제1구동축
150-제2구동축
200-카트리지 202-카트리지 PCB
203-결합용 자석 204-연결부
205-고정브라켓 210-상커버
212-카트리지 하우징 214-제1서포트
217-분리방지돌기 218-제2서포트
224-트랜스듀서 하우징 226-트랜스듀서
228-평면 윈도우 230-하커버
240-종행가이드 241-횡행가이드
242-연결블럭
300-베이스판 310-제1작동홀
320-제2작동홀
400-피봇축

Claims

내부에는 복수의 액츄에이터를 포함하는 구동부와, 상기 구동부에 의해 피봇운동하는 스테이지를 포함하는 헤드몸체와,
일측은 상기 구동부에 결합되고, 타측은 상기 스테이지와 각각 결합되는 복수의 가동축과,
상기 헤드몸체에 탈착되며, 내부에는 트랜스듀서와 액체가 밀봉되는 카트리지를 포함하되,
상기 카트리지는,
상기 트랜스듀서에서 발생되는 초음파를 치료영역으로 전달하기 위한 평면 윈도우가 구비되는 카트리지 하우징과,
상기 카트리지 하우징의 내부에 설치되는 횡행가이드와 ,
상기 카트리지 하우징의 내부에 설치되며, 상기 횡행가이드와 수직하게 배치되고, 상기 횡행가이드를 종방향으로 가이드하는 종행가이드와,
상기 스테이지의 피봇운동에 의해 상기 트랜스듀서가 상기 횡행가이드 및 종행가이드를 따라 이동되도록 하는 피팅부재가 포함되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 1에 있어서,
상기 헤드몸체에는,
상기 구동부가 상면에 설치되고, 하부에는 상기 스테이지가 배치되는 베이스판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 액츄에이터는,
상기 베이스판의 상면에 설치되는 제1액츄에이터 및 제2액츄에이터인 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 3에 있어서,
상기 제1액츄에이터와 상기 제2액츄에이터는,
모터와,
상기 모터에 의해 좌우로 회전되는 리드 스크류와,
상기 리드 스크류의 외주면에 결합되되, 상기 모터에 의해 상기 리드 스크류의 외주면에서 승하강되는 슬라이더와,
상기 슬라이더가 상기 리드 스크류의 외주면을 다라 승하강되도록 하기 위한 가이드봉이 포함되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 4에 있어서,
상기 베이스판에 형성되는 제1작동홀 및 제2작동홀이 더 포함되며,
상기 복수의 가동축은,
상기 제1작동홀 및 제2작동홀을 관통하며, 일측은 상기 슬라이더에 결합되고, 타측은 상기 스테이지와 결합되는 제1가동축 및 제2가동축인 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 5에 있어서,
상기 스테이지는,
상기 베이스판의 하면과 피봇축을 매개로 연결되는 제1블럭과,
상기 제1블럭과 힌지를 매개로 좌우로 회전가능하게 결합되는 제2블럭을 포함하며,
상기 피봇축의 하부는 제1블럭과 제1볼조인트를 매개로 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 6에 있어서,
상기 제1블럭은 상기 제1작동홀을 관통하는 제1가동축의 타측에 구비된 제2볼조인트와 회전가능하게 연결되고,
상기 제2블럭은 상기 제2작동홀을 관통하는 제2가동축의 타측에 구비된 제3볼조인트와 회전가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 7에 있어서,
상기 제1블럭 및 제2블럭에는 상기 제2볼조인트 및 제3볼조인트가 끼워져 횡방향으로 이동될 수 있는 가동홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 6에 있어서,
상기 스테이지는,
상기 제1볼조인트에 의해 상기 베이스판에 대하여 피봇운동하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.
청구항 1에 있어서,
상기 카트리지는, 상기 헤드몸체의 하부에 결합되며,
상기 평면 윈도우는 상기 카트리지 하우징의 하부 개구에 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료용 헤드.