KR102546830B1 - 초음파 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 발생부; 상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파를 전달하기 위한 유체 매질이 수용된 카트리지 하우징; 및 상기 카트리지 하우징에 수용된 상기 유체 매질을 순환 냉각시켜, 상기 카트리지 하우징으로 공급하는 유체 순환 유니트를 포함하며, 상기 유체 순환 유니트는, 상기 카트리지 하우징에 수용된 상기 유체 매질이 교번적으로 인입 또는 인출되는 한 쌍의 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치에 관한 것이다.

Description

초음파 발생 장치{ULTRASONIC GENERATOR}
본 발명은 카트리지 하우징에 수용된 유체 매질을 순환 냉각시키는 초음파 발생 장치에 관한 것이다.
초음파는 20kHz 이상의 주파수를 갖는 파동을 말하는 것으로서, 의료분야에서의 환부에 대한 진단 및 치료는 물론, 피부 미용에까지 다양하게 활용된다.
특히, 초음파를 고강도로 집속한 형태인 고강도 집속 초음파(HIFU, High Intensity focused ultrasound)는 레이저 및 RF(Radio Frequency) 고주파와는 달리, 피부 표면에 아무런 손상을 발생시키지 않으면서도 비침습적으로 피부의 목표 깊이로 집속시킬 수 있다. 그 결과, 피부의 목표 깊이에서는 급격한 온도 상승이 유발되면서, 피부의 각종 환부에 부작용을 남기지 않고, 세포의 응고괴사가 일어난다. 이렇게 괴사된 세포는 우리 몸의 손상부분 복구 메커니즘에 의해 자연스럽게 제거된다.
한편, 기존의 초음파 발생 장치는 초음파 전달을 위한 유체 매질이 수용된 카트리지 하우징과, 카트리지 하우징에 내장되어 초음파를 조사하는 초음파 발생부를 포함한다.
이러한 초음파 발생부의 작동이 지속되면, 초음파 발생부와 유체 매질의 온도가 상승하여, 초음파 발생부가 파손되는 문제점이 있다.
국내 공개특허공보 제10-2019-0115586호(2019.10.14)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 카트리지 하우징에 수용된 유체 매질을 순환 냉각 시켜서, 초음파 발생부의 온도와 초음파 발생 장치에 접촉되는 환자의 피부 온도를 일정하게 유지할 수 있는 초음파 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 카트리지 하우징에 수용된 유체 매질을 일정 압력으로 순환하여, 카트리지 하우징에 마련된 필름의 변형을 방지할 수 있는 초음파 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치는 초음파 발생부; 상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파를 전달하기 위한 유체 매질이 수용된 카트리지 하우징; 및 상기 카트리지 하우징에 수용된 상기 유체 매질을 순환 냉각시켜, 상기 카트리지 하우징으로 공급하는 유체 순환 유니트를 포함하며, 상기 유체 순환 유니트는, 상기 카트리지 하우징에 수용된 상기 유체 매질이 교번적으로 인입 또는 인출되는 한 쌍의 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유체 순환 유니트는, 상기 한 쌍의 상기 실린더를 냉각시키는 냉각부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유체 순환 유니트는, 한 쌍의 상기 실린더에 왕복이동가능하게 마련되는 한 쌍의 플런저; 및 한 쌍의 상기 플런저를 상반되게 작동하도록 한 쌍의 상기 플런저를 구동하는 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실린더 내에서 상기 플런저가 왕복이동하는 스트로크에 대응하는 체적은 상기 카트리지 하우징에 수용되는 상기 유체 매질의 체적과 동일할 수 있다.
또한, 상기 구동부는, 구동 액추에이터; 상기 구동 액추에이터에 결합되어 회전하는 피니언 기어; 및 한 쌍의 플런저에 각각 마련되며 상기 피니언 기어를 사이에 두고 대향 배치되어, 상기 피니언 기어의 회전에 의해 상호 반대방향으로 왕복이동하는 한 쌍의 랙 기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 적어도 하나의 상기 실린더에 접촉되고, 상기 실린더에 수용된 유체 매질을 냉각하는 냉각 유체가 순환되는 워터자켓; 및 상기 워터자켓에 수용된 상기 냉각 유체를 순환 냉각시키는 냉각장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 상기 실린더와 상기 워터자켓 사이에 개재되는 펠티에소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 상기 실린더에 접촉되는 방열판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 상기 실린더를 송풍하는 냉각팬을 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 상기 실린더와 방열판 사이에 개재되는 펠티에소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 초음파 발생부는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 핸드피스 또는 상기 카트리지 하우징에 마련되고, 피부 표면과의 거리를 측정하는 거리 센싱부; 및 상기 거리 센싱부의 측정 데이터 값이 미리 설정된 값과 일치될 때, 초음파 발생부를 작동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 핸드피스 또는 상기 카트리지 하우징에 마련되고, 움직임을 측정하는 움직임 센싱부; 및 상기 움직임 센싱부에서 움직임이 미 감지될 때, 상기 초음파 발생부를 정지시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치는 카트리지 하우징에 수용된 유체 매질을 순환 냉각 시켜서, 초음파 발생부의 온도와 초음파 발생 장치에 접촉되는 환자의 피부 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치는 카트리지 하우징에 수용된 유체 매질을 일정 압력으로 순환하여, 카트리지 하우징에 마련된 필름의 변형을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치의 유체 매질의 냉각 과정의 일 예를 나타낸 작동도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치의 유체 매질의 냉각 과정의 다른 예를 나타낸 작동도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 초음파 발생 장치를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 초음파 발생 장치를 나타낸 정면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생부를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치는 핸드피스(100), 초음파 발생부(200), 카트리지 하우징(300) 및 유체 순환 유니트(400)를 포함한다.
전체적으로, 핸드피스(100)는 사용자가 손으로 파지하기 위한 것이며, 초음파 발생부(200)는 카트리지 하우징(300)에 수용되어 초음파가 발생하며, 카트리지 하우징(300)은 초음파 발생부(200)에서 발생된 초음파를 전달하기 위한 유체 매질이 수용되며, 유체 순환 유니트(400)는 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질을 순환 냉각시켜, 카트리지 하우징(300)으로 공급한다.
핸드피스(100)는 기본 몸체로서, 사용자의 파지를 위한 손잡이로 활용될 수 있으며, 핸드피스(100)의 일측에는 후술할 카트리지 하우징(300)이 착탈 가능하게 결합된다. 카트리지 하우징(300)의 내부에는 초음파가 발생하는 초음파 발생부(200)가 배치된다. 따라서, 사용자는 핸드피스(100)를 파지하고 카트리지 하우징(300)이 피부 표면과 밀착되도록 핸드피스(100)를 이동시킨 상태에서, 초음파 발생부(200)에서 발생하는 초음파를 피부의 목표 깊이로 조사시켜서, 초음파 의료 시술을 실시할 수 있다.
핸드피스(100)의 내부에는 초음파 발생부(200)로 RF 전류를 인가하기 위한 RF보드와 연결되는 케이블이 마련될 수 있다. RF보드는 본체(미도시) 또는 핸드피스(100) 에 수용될 수 있고, 초음파 발생부(200)로 RF 전류를 간헐적 또는 연속적으로 인가할 수 있다.
초음파 발생부(200)는 카트리지 하우징(300)의 내부에 배치되고, 초음파가 발생한다. 앞서 설명한 바와 같이, 초음파 발생부(200)는 핸드피스(100)의 케이블에 의해 RF보드로부터 전기신호를 공급받아서 초음파를 특정 위치로 집속할 수 있다. 한편, 초음파 발생부(200)는 초음파를 특정 위치에 집속하는 트랜스듀서가 내장될 수 있다.
초음파 발생부(200)는 카트리지 하우징(300)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 예를들면, 초음파 발생부(200)는 카트리지 하우징(300)에 나사 결합될 수 있다. 또한, 초음파 발생부(200)는 카트리지 하우징(300)에 돌기와 홈을 통해 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
초음파 발생부(200)는 하나 이상의 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 따라서, 하나 이상의 초음파 발생부(200)에서 초음파가 발생할 때, 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 신속하게 가열됨에 따라, 유체 매질의 냉각이 필요하게 된다. 한편, 트랜스듀서는 복수로 마련될 수 있으며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 트랜스듀서는 카트리지 하우징(300)에 격자 형태로 배치될 수 있으나, 본 발명은 특별히 한정되지 아니한다.
카트리지 하우징(300)은 초음파 발생부(200)를 수용하는 일종의 케이스이며, 핸드피스(100)의 일측에 분리 가능하게 설치된다,
카트리지 하우징(300)의 내부에는 초음파 발생부(200)에서 발생하는 초음파를 전달하기 위한 유체 매질이 수용될 수 있다. 여기서, 유체 매질은 증류수, 탈기액, 실리콘 일 수 있으나, 특별히 한정되지 아니한다.
피부 표면에 대향하는 카트리지 하우징(300)의 일면에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 발생부(200)에서 발생한 초음파가 투과하는 필름(310)이 마련될 수 있다.
유체 순환 유니트(400)는 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질을 순환 냉각시켜 카트리지 하우징(300)으로 공급하는 역할을 한다. 그 결과, 유체 순환 유니트(400)의 유체 매질의 순환 냉각에 의해 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 냉각될 수 있다.
유체 순환 유니트(400)는 한 쌍의 실린더(410,420), 냉각부(500a), 한 쌍의 플런저(430,440) 및 구동부(470)를 포함할 수 있다. 전체적으로, 한 쌍의 실린더(410,420)는 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 교번적으로 인입 또는 인출되며, 냉각부(500a)는 한 쌍의 실린더(410,420)를 냉각시키며, 한 쌍의 플런저(430,440)는 한 쌍의 실린더(410,420)에 왕복이동가능하게 마련되며, 구동부(470)는 한 쌍의 플런저(430,440)를 상반되게 작동하도록 구동할 수 있다. 여기서, 실린더(410,420) 내에서 플런저(430,440)가 왕복이동하는 스트로크에 대응하는 체적은 카트리지 하우징(300)에 수용되는 유체 매질의 체적과 동일할 수 있다. 그리고, 각 실린더(410,420)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 카트리지 하우징(300)에 수용되는 유체 매질의 체적보다 더 큰 체적을 가지며, 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질보다 더 많은 여분의 유체 매질을 수용할 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의상, 한 쌍의 실린더를 각각 제1실린더(410) 및 제2실린더(420)로 정의하기로 하고, 한 쌍의 플런저를 각각 제1플런저(430) 및 제2플런저(440)로 정의하기로 한다.
제1실린더(410)는 카트리지 하우징(300)의 일측과 연결되고, 제1실린더(410)에는 유체 매질이 수용된다. 그리고, 제1실린더(410)의 내부에는 제1플런저(430)가 왕복 이동 가능하게 마련되며, 제1플런저(430)의 왕복 이동에 의해 제1실린더(410)에 수용된 유체 매질이 카트리지 하우징(300)으로 토출되거나, 또는 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 제1실린더(410)로 흡입될 수 있다.
이러한 제1실린더(410)와 카트리지 하우징(300)의 일측은 제1배관(450)을 통해 선택적으로 연결될 수 있다.
제1배관(450)은 가요성 있는 재질을 포함할 수 있다. 제1배관(450)의 일측은 카트리지 하우징(300)의 일측에 분리 가능하게 연결되고, 제1배관(450)의 타측은 제1실린더(410)에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 이때, 카트리지 하우징(300)의 일측에는 제1주입구(320)가 마련될 수 있고, 제1실린더(410)에는 제2주입구(411)가 마련될 수 있는데, 제1배관(450)의 일측이 제1주입구(320)에 분리 가능하게 연결될 수 있고, 제1배관(450)의 타측이 제2주입구(411)에 분리 가능하게 연결될 수 있다.
한편, 제1주입구(320)는 제1실린더(410)에 대향하는 카트리지 하우징(300)의 대향면에 마련될 수 있고, 제2주입구(411)는 카트리지 하우징(300)에 대향하는 제1실린더(410)의 대향면에 마련될 수 있다.
제2실린더(420)는 카트리지 하우징(300)의 타측과 연결되고, 제2실린더(420)에는 유체 매질이 수용된다. 그리고, 제2실린더(420)의 내부에는 제2플런저(440)가 왕복 이동 가능하게 마련되며, 제2플런저(440)의 왕복 이동에 의해 제2실린더(420)에 수용된 유체 매질이 카트리지 하우징(300)으로 토출되거나, 또는 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 제2실린더(420)로 흡입될 수 있다.
이러한 제2실린더(420)와 카트리지 하우징(300)의 타측은 제2배관(460)을 통해 선택적으로 연결될 수 있다.
제2배관(460)은 가요성 있는 재질을 포함할 수 있다. 제2배관(460)의 일측은 카트리지 하우징(300)의 타측에 분리 가능하게 연결되고, 제2배관(460)의 타측은 제2실린더(420)에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 이때, 카트리지 하우징(300)의 타측에는 제3주입구(330)가 마련될 수 있고, 제2실린더(420)에는 제4주입구(421)가 마련될 수 있는데, 제2배관(460)의 일측이 제3주입구(330)에 분리 가능하게 연결될 수 있고, 제1배관(450)의 타측이 제4주입구(421)에 분리 가능하게 연결될 수 있다.
한편, 제3주입구(330)는 제2실린더(420)에 대향하는 카트리지 하우징(300)의 대향면에 마련될 수 있고, 제4주입구(421)는 카트리지 하우징(300)에 대향하는 제2실린더(420)의 대향면에 마련될 수 있다.
냉각부(500a)는 워터자켓(510) 및 냉각장치(530)를 더 포함할 수 있다.
워터자켓(510)은 제1실린더(410)와 제2실린더(420) 중 적어도 하나에 접촉되고, 제1실린더(410)와 제2실런더 중 적어도 하나에 수용된 유체 매질을 냉각하는 냉각 유체가 순환될 수 있다.
냉각장치(530)는 워터자켓(510)에 수용된 냉각 유체를 순환 냉각 시킨다. 이를 위해, 냉각장치(530)는 워터자켓(510)에 수용된 냉각 유체를 순환시키는 순환 펌프(미도시)와, 순환 펌프에서 수용된 냉각 유체를 냉각하는 냉각 시스템(미도시)을 포함할 수 있다.
제1플런저(430)는 제1실린더(410)에 왕복 이동 가능하게 마련된다. 이러한 제1플런저(430)가 유체 매질을 토출하는 방향으로 이동하면, 제1실린더(410)에 수용된 유체 매질이 카트리지 하우징(300)으로 토출될 수 있다. 또한, 제1플런저(430)가 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이동하면, 제1실린더(410)에 부압이 형성되어 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 제1실린더(410)로 쉽게 흡입될 수 있다.
제2플런저(440)는 제2실린더(420)에 왕복 이동 가능하게 마련된다. 이러한 제2플런저(440)가 유체 매질을 토출하는 방향으로 이동하면, 제2실린더(420)에 수용된 유체 매질이 카트리지 하우징(300)으로 토출될 수 있다. 또한, 제2플런저(440)가 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이동하면, 제2실린더(420)에 부압이 형성되어 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 제2실린더(420)로 쉽게 흡입될 수 있다.
구동부(470)는 제1플런저(430) 및 제2플런저(440)를 상반되게 작동하도록 제1플런저(430) 및 제2플런저(440)를 구동할 수 있다. 이러한 구동부(470)는 구동 액추에이터(474)를 포함할 수 있다.
예를들면, 구동 액추에이터(474)는 제1플런저(430)를 유체 매질을 토출하는 방향으로 이송할 수 있고, 이와 동시에, 제2플런저(440)를 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이송할 수 있다. 이 때, 제1플런저(430)가 유체 매질을 토출하는 방향으로 이송됨에 따라 제1실린더(410)에 수용된 유체 매질이 카트리지 하우징(300)으로 토출될 수 있으며, 이와 동시에, 제2플런저(440)가 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이송됨에 따라 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 제2실린더(420)로 흡입될 수 있다. 이때, 제1실린더(410) 내에서 제1플런저(430)가 이동하는 스트로크에 대응하는 체적은 카트리지 하우징(300)에 수용되는 유체 매질의 체적과 동일할 수 있고, 제2실린더(420) 내에서 제2플런저(440)가 이동하는 스트로크에 대응하는 체적도 카트리지 하우징(300)에 수용되는 유체 매질의 체적과 동일할 수 있다.
추가적으로, 구동 액추에이터(474)는 제2플런저(440)를 유체 매질을 토출하는 방향으로 이송할 수 있고, 이와 동시에, 제1플런저(430)를 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이송할 수 있다. 이 때, 제2플런저(440)가 유체 매질을 토출하는 방향으로 이송됨에 따라 제2실린더(420)에 수용된 유체 매질이 카트리지 하우징(300)으로 토출될 수 있으며, 이와 동시에, 제1플런저(430)가 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이송됨에 따라 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 제1실린더(410)로 흡입될 수 있다. 이때, 제1실린더(410) 내에서 제1플런저(430)가 이동하는 스트로크에 대응하는 체적은 카트리지 하우징(300)에 수용되는 유체 매질의 체적과 동일할 수 있고, 제2실린더(420) 내에서 제2플런저(440)가 이동하는 스트로크에 대응하는 체적도 카트리지 하우징(300)에 수용되는 유체 매질의 체적과 동일할 수 있다.
한편, 구동부(470)는 구동 액추에이터(474)에 결합되어 회전하는 피니언 기어(471)와, 제1플런저(430) 및 제2플런저(440)에 각각 마련되며 피니언 기어(471)를 사이에 두고 대향 배치되어 피니언 기어(471)의 회전에 의해 상호 반대방향으로 직선 왕복이동하는 한 쌍의 랙 기어(472,473)를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명 편의상 한 쌍의 랙 기어를 각각 제1랙 기어(472) 및 제2랙 기어(473)로 정의하기로 한다.
구동 액추에이터(474)는 구동 모터일 수 있으며, 피니언 기어(471)는 구동 모터의 구동축에 결합되어 회전할 수 있다.
피니언 기어(471)의 일측은 제1랙 기어(472)와 기어 결합되고, 피니언 기어(471)의 타측은 제2랙 기어(473)와 기어 결합된다. 여기서, 피니언 기어(471)의 정회전시, 제1랙 기어(472)가 제1실린더(410)에 수용된 유체 매질을 카트리지 하우징(300)으로 토출하는 방향으로 이동될 수 있고, 이와 동시에, 제2랙 기어(473)가 카트리지 하우징(300)으로부터 유체 매질을 제2실린더(420)로 흡입하는 방향으로 이동될 수 있다. 추가적으로, 피니언 기어(471)의 역회전시, 제1랙 기어(472)가 카트리지 하우징(300)으로부터 유체 매질을 제1실린더(410)로 방향으로 이동될 수 있고, 이와 동시에, 제2랙 기어(473)가 제2실린더(420)에 수용된 유체 매질을 카트리지 하우징(300)으로 토출하는 방향으로 이동될 수 있다.
제1랙 기어(472)는 제2플런저(440)에 대향하는 제1플런저(430)의 대향면에 마련될 수 있다. 여기서, 제1플런저(430)의 일단부는 제1실린더(410)에 삽입될 수 있고, 제1플런저(430)의 타단부는 제1실린더(410)의 외측으로 노출될 수 있는데, 이렇게 제1실린더(410)의 외측으로 노출된 제1플런저(430)의 타단부로부터 제1플런저(430)의 길이방향을 따라 제1랙 기어(472)가 마련될 수 있다.
제2랙 기어(473)는 제1플런저(430)에 대향하는 제2플런저(440)의 대향면에 마련될 수 있다. 여기서, 제2플런저(440)의 일단부는 제2실린더(420)에 삽입될 수 있고, 제2플런저(440)의 타단부는 제2실린더(420)의 외측으로 노출될 수 있는데, 이렇게 제2실린더(420)의 외측으로 노출된 제2플런저(440)의 타단부로부터 제2플런저(440)의 길이방향을 따라 제2랙 기어(473)가 마련될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치는 거리 센싱부(600), 움직임 센싱부(700) 및 제어부를 더 포함할 수 있다.
거리 센싱부(600)는 핸드피스(100) 또는 카트리지 하우징(300)에 마련되고, 피부 표면과의 거리를 측정할 수 있다. 이 후, 거리 센싱부(600)는 피부 표면과의 거리를 측정한 데이터를 제어부로 전송한다. 이러한 거리 센싱부(600)는 특별히 한정되지 않으나, 조도센서, 근접센서, 거리 센서 등이 사용될 수 있다.
움직임 센싱부(700)는 핸드피스(100) 또는 카트리지 하우징(300)에 마련되고, 핸드피스(100) 및 카트리지 하우징(300) 중 적어도 하나의 움직임을 측정할 수 있다. 이 후, 움직임 센싱부(700)는 피부 표면과의 거리를 측정한 데이터를 제어부로 전송한다. 이러한 움직임 센싱부(700)는 특별히 한정되지 않으나, 자이로 센서, 적외선 센서, 자기장 센서 등이 사용될 수 있다.
제어부는 핸드피스(100) 또는 카트리지 하우징(300)에 마련되며, 거리 센싱부(600)의 센싱과 움직임 센싱부(700)의 센싱에 따라, 초음파 발생부(200)의 작동 여부를 제어하는 역할을 한다.
제어부는 거리 센싱부(600)의 측정 데이터 값이 미리 설정된 값과 일치할 때, 초음파 발생부(200)를 작동시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부는 거리 센싱부(600)의 측정 데이터를 이용하여, 초음파 발생부(200)에서 피부 표면까지의 거리를 산출하고, 이렇게 산출된 값이 초음파 발생부(200)에서 피부 표면까지의 미리 설정된 값과 일치 할 때, 초음파 발생부(200)를 작동시킬 수 있다. 즉, 제어부는 거리 센싱부(600)의 측정 데이터를 이용하여, 초음파 발생부(200)에서 피부 표면까지의 현재 거리가 초음파 발생부(200)에서 피부 표면까지의 미리 설정된 거리와 일치할 때만, 초음파 발생부(200)를 작동 시킬 수 있다. 그 결과, 초음파 발생부(200)에서 조사된 초음파의 초점이 피부 심부의 미리 설정된 깊이에 위치할 때, 초음파 발생부(200)가 작동함에 따라, 초음파 발생부(200)에서 조사된 초음파의 초점이 피부 심부의 미리 설정된 깊이에서 벗어난 깊이로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
제어부는 움직임 센싱부(700)에서 움직임이 미 감지될 때, 초음파 발생부(200)를 정지시킬 수 있다. 그 결과, 핸드피스(100) 또는 카트리지 하우징(300)이 정지한 상태에서, 초음파 발생부(200)로부터 조사된 초음파의 초점이 피부 심부의 특정 깊이에 집중되어, 피부 심부에 열상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치의 유체 매질의 냉각 과정을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치의 유체 매질의 냉각 과정의 일 예를 나타낸 작동도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 발생 장치의 유체 매질의 냉각 과정의 다른 예를 나타낸 작동도이다.
도 4의 좌측에 도시된 바와 같이, 우선, 제1플런저(430)가 유체 매질을 토출하는 방향에 위치하고, 제2플런저(440)가 유체 매질을 흡입하는 방향에 위치한 상태에서 초음파 발생부(200)를 통해 초음파가 발생하면, 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 가열되고, 피부의 특정 위치에 초음파가 집속된다.
카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 일정 온도 이상으로 가열되면, 구동 액추에이터(474)가 정방향으로 구동하여, 도 4의 우측에 도시된 바와 같이 제1플런저(430)는 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이송하고, 이와 동시에, 제2플런저(440)는 유체 매질을 토출하는 방향으로 이송한다.
그 결과, 제1플런저(430)가 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이송됨에 따라 카트리지 하우징(300)에 가열 수용된 유체 매질이 제1실린더(410)로 흡입되고, 이와 동시에, 제2플런저(440)가 유체 매질을 토출하는 방향으로 이송됨에 따라 제2실린더(420)에 냉각 수용된 유체 매질이 카트리지 하우징(300)으로 토출될 수 있다.
이때, 제2실린더(420)로 유입된 가열된 유체 매질은 냉각부(500a)에 의해 일정 온도 이하로 도 5의 좌측에 도시된 바와 같이 냉각된다.
그리고, 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질이 일정 온도 이상으로 가열되면, 구동 액추에이터(474)가 역방향으로 구동하여, 도 5의 우측에 도시된 바와 같이 제1플런저(430)는 유체 매질을 토출하는 방향으로 이송하고, 이와 동시에, 제2플런저(440)는 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이송한다.
그 결과, 제2플런저(440)가 유체 매질을 흡입하는 방향으로 이송됨에 따라 카트리지 하우징(300)에 가열 수용된 유체 매질이 제2실린더(420)로 흡입되고, 이와 동시에, 제1플런저(430)가 유체 매질을 토출하는 방향으로 이송됨에 따라 제1실린더(410)에 냉각 수용된 유체 매질이 카트리지 하우징(300)으로 토출될 수 있다.
이때, 제2실린더(420)로 유입된 가열된 유체 매질은 냉각부(500a)에 의해 일정 온도 이하로 냉각된다.
이러한 과정을 반복함에 따라, 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질은 순환 냉각되고, 초음파 발생부(200)의 온도와 초음파 발생 장치에 접촉되는 환자의 피부 온도를 일정하게 유지하며, 초음파 발생부(200)가 피부로 초음파를 전달 할 수 있게 된다.
또한, 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질을 일정 압력으로 순환하여, 카트리지 하우징(300)에 마련된 필름의 변형을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 초음파 발생 장치를 나타낸 정면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 초음파 발생 장치는 냉각부(500b)가 워터자켓(510), 냉각장치(530) 및 펠티에소자(540)를 포함할 수 있다. 여기서, 워터자켓(510), 및 냉각장치(530)는 제1실시예와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
펠티에소자(540)는 N형 반도체소자와 P형 반도체소자를 제1금속판과 제2금속판 사이에 연결시킨 것으로, 전원 공급시 열이 제1금속판에서 제2금속판으로 이동하는 펠티에 효과가 발생하는 소자다.
펠티에소자(540)는 실린더(410, 420)와 워터자켓(510) 사이에 개재되며, 제1금속판은 실린더(410, 420)와 접촉하고 제2금속판은 워터자켓(510)과 접촉한다. 따라서, 전원 공급시, 실린더(410, 420)의 열이 제1금속판에서 제2금속판으로 이동함에 따라, 실린더(410, 420)가 냉각될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 초음파 발생 장치를 나타낸 정면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 초음파 발생 장치는 본 발명의 제1실시예와 달리, 냉각부(500c)가 방열판(550)과 냉각팬(560)을 포함할 수 있다.
방열판(550)은 실린더(410, 420)에 접촉되고, 실린더(410, 420)의 열을 흡수하여 대기중으로 방열하는 방식으로 실린더(410, 420)를 냉각할 수 있다. 이러한 방열판(550)에는 다수의 방열핀(551)이 일렬로 나란히 배열될 수 있다.
냉각팬(560)은 실린더(410, 420)를 송풍하여 냉각시킬 수 있다. 여기서, 냉각팬(560)은 실리콘팬, 레이디얼팬 또는 시로코팬 등이 사용될 수 있으며, 본 발명은 이에 특별히 한정되지 아니한다.
냉각팬(560)은 방열판(550)에 결합될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 펠티에소자(540)는 실린더(410, 420)와 방열판(550) 사이에 개재되며, 제1금속판은 실린더(410, 420)와 접촉하고 제2금속판은 방열판(550)과 접촉한다. 따라서, 전원 공급시, 실린더(410, 420)의 열이 제1금속판에서 제2금속판으로 이동함에 따라, 실린더(410, 420)가 냉각될 수 있다. 나아가, 제2금속판으로 이동한 열이 방열판(550)을 통해 방열될 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치는 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질을 순환 냉각 시켜서, 초음파 발생부(200)의 온도와 초음파 발생 장치에 접촉되는 환자의 피부 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치는 카트리지 하우징(300)에 수용된 유체 매질을 일정 압력으로 순환하여, 카트리지 하우징(300)에 마련된 필름(310)의 변형을 방지할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 핸드피스
200: 초음파 발생부
300: 카트리지 하우징
310: 필름
320: 제1주입구
330: 제3주입구
400: 유체 순환 유니트
410: 제1실린더
411: 제2주입구
420: 제2실린더
421: 제4주입구
430: 제1플런저
440: 제2플런저
450: 제1배관
460: 제2배관
470: 구동부
471: 피니언 기어
472: 제1랙 기어
473: 제2랙 기어
474: 구동 액추에이터
500a, 500b, 500c, 500d: 냉각부
510: 워터자켓
530: 냉각장치
540: 펠티에소자
550: 방열판
551: 방열핀
560: 냉각팬
600: 거리 센싱부
700: 움직임 센싱부

Claims (13)

  1. 초음파 발생부;
    상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파를 전달하기 위한 유체 매질이 수용된 카트리지 하우징; 및
    상기 카트리지 하우징에 수용된 상기 유체 매질을 순환 냉각시켜, 상기 카트리지 하우징으로 공급하는 유체 순환 유니트를 포함하며,
    상기 유체 순환 유니트는,
    상기 카트리지 하우징에 수용된 상기 유체 매질이 교번적으로 인입 또는 인출되는 한 쌍의 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 순환 유니트는,
    상기 한 쌍의 실린더를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체 순환 유니트는,
    한 쌍의 상기 실린더에 왕복이동가능하게 마련되는 한 쌍의 플런저; 및
    한 쌍의 상기 플런저를 상반되게 작동하도록 한 쌍의 상기 플런저를 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실린더 내에서 상기 플런저가 왕복이동하는 스트로크에 대응하는 체적은 상기 카트리지 하우징에 수용되는 상기 유체 매질의 체적과 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구동부는,
    구동 액추에이터;
    상기 구동 액추에이터에 결합되어 회전하는 피니언 기어; 및
    한 쌍의 플런저에 각각 마련되며 상기 피니언 기어를 사이에 두고 대향 배치되어, 상기 피니언 기어의 회전에 의해 상호 반대방향으로 왕복이동하는 한 쌍의 랙 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    적어도 하나의 상기 실린더에 접촉되고, 상기 실린더에 수용된 유체 매질을 냉각하는 냉각 유체가 순환되는 워터자켓; 및
    상기 워터자켓에 수용된 상기 냉각 유체를 순환 냉각시키는 냉각장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 실린더와 상기 워터자켓 사이에 개재되는 펠티에소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 실린더에 접촉되는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 실린더를 송풍하는 냉각팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 실린더와 방열판 사이에 개재되는 펠티에소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.

  11. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 발생부는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지 하우징이 착탈 가능하게 결합되는 핸드피스;
    상기 핸드피스 또는 상기 카트리지 하우징에 마련되고, 피부 표면과의 거리를 측정하는 거리 센싱부; 및
    상기 거리 센싱부의 측정 데이터 값이 미리 설정된 값과 일치될 때, 초음파 발생부를 작동시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지 하우징이 착탈 가능하게 결합되는 핸드피스;
    상기 핸드피스 또는 상기 카트리지 하우징에 마련되고, 움직임을 측정하는 움직임 센싱부; 및
    상기 움직임 센싱부에서 움직임이 미 감지될 때, 상기 초음파 발생부를 정지시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.

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