본 발명은 고강도 집속 초음파 제공을 위한 냉각 장치에 관한 것으로서, 냉각 사이클을 통해 냉각수를 실시간으로 냉각시킬 수 있는 냉각 기능을 구비한 고강도 집속 초음파 의료장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for providing high-intensity focused ultrasound, and more particularly, to a high-intensity focused ultrasound medical device having a cooling function capable of cooling cooling water in real time through a cooling cycle.
초음파 수술기는 초음파의 열 효과를 이용한 의료기기이다. 그 중에서도, 고강도 집속형 초음파 수술기(High Intensity Focused Ultrasonic surgical unit, HIFU)는 초음파 트랜스듀서에서 발생된 초음파를 일정한 지점(초점)에 집속시켜 조직 내에 조사하여, 집속점(초점)에서 발생한 열 효과를 이용해 간암, 자궁암, 유방암 등의 암을 온열처리 방식으로 치료할 수 있는 장비로서 인체에 상처나 부작용을 남기지 않고, 고통을 수반하지 않는 선택적 국소암 치료방법을 제공하여, 삶의 질을 보장, 향상시키는 환자 친화형 암치료기이다.Ultrasonic surgical unit is a medical device that utilizes the thermal effect of ultrasound. Among them, the High Intensity Focused Ultrasonic Surgical Unit (HIFU) is a device that can treat cancer such as liver cancer, uterine cancer, and breast cancer with a thermal treatment method by concentrating the ultrasound generated from the ultrasound transducer to a certain point (focus) and irradiating it inside the tissue, and utilizing the thermal effect generated at the focus point (focus), and is a patient-friendly cancer treatment device that provides a selective local cancer treatment method that does not leave scars or side effects on the human body and does not cause pain, ensuring and improving the quality of life.
기존의 침습적(피부 절제) 방법으로 암 조직을 제거하는 것에 비하여, 외부에서 에너지를 인체에 투과하여 조사하므로 피부 절제가 없고 치료 방법이 간단하며 치료 후에도 환자 회복이 빠르다는 장점이 있어 그 수요가 늘어나고 있는 추세에 있다.Compared to the existing invasive (skin excision) method of removing cancerous tissue, this method has the advantages of no skin excision, simple treatment method, and quick patient recovery after treatment by transmitting energy from the outside into the body, so demand for it is increasing.
최근에는 삶의 질을 보장, 향상시키는 의료방법 중에서 피부와 관련된 주름 등의 치료에도 응용되고 있는데, 비교적 강도가 낮은 초음파 에너지(100W 미만)와 미세한 집속점을 형성하는 집속형 초음파의 피부 주름 개선 효과가 입증되어 침습적 시술방법인 안면거상시술의 대안으로서 부각되고 있다.Recently, it has been applied to the treatment of skin-related wrinkles, etc., among medical methods that ensure and improve the quality of life. The wrinkle improvement effect of focused ultrasound, which forms a fine focus point with relatively low-intensity ultrasound energy (less than 100 W), has been proven, and is emerging as an alternative to facial lifting, which is an invasive treatment method.
그런데, 이러한 초음파 수술기는 고강도 초음파를 한 곳에 집속시켜 열을 발생시키고, 발생된 열로 치료 부위를 태우기 때문에, 치료 부위에 미세한 화상이 생기거나, 통증을 발생시킬 수 있다. 따라서, 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉각장치가 필요하다.However, these ultrasonic surgical devices focus high-intensity ultrasound waves on one spot to generate heat, and burn the treatment area with the generated heat, which can cause microscopic burns or pain in the treatment area. Therefore, a cooling device is needed to cool the generated heat.
본 발명은 냉각 사이클을 통해 냉각된 냉각수를 카트리지 내에 유입시켜 트랜스듀서 및 치료 부위를 냉각시키고, 트랜스듀서 및 치료 부위로부터 열을 흡수하여 데워진 냉각수를 냉각 사이클을 통해 다시 냉각하여 카트리지에 공급할 수 있는, 실시간 냉각 기능을 구비한 고강도 집속 초음파 의료장치를 제공하고자 한다.The present invention provides a high-intensity focused ultrasound medical device with a real-time cooling function capable of cooling a transducer and a treatment area by introducing coolant cooled through a cooling cycle into a cartridge, and supplying coolant warmed by absorbing heat from the transducer and the treatment area to the cartridge by cooling it again through a cooling cycle.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 적어도 하나의 트랜스듀서를 통해 피제공자의 신체조직에 초음파를 제공하는 고강도 집속 초음파 제공을 위한 냉각 장치는 냉각수 공급 펌프를 통해 냉각된 냉각수를 카트리지로 유출하거나, 상기 카트리지에서 데워진 냉각수를 유입하여 냉각시키는 냉각 사이클 모듈 및 상기 냉각수의 온도가 기 설정된 작동온도 범위 내인지의 여부를 판단하는 메인 컨트롤러를 포함하고, 상기 카트리지는, 핸드피스에 탈부착 가능하게 하는 연결부;를 포함하고, 상기 연결부의 하부에는, 피에조(piezo)의 가공오차를 보정하기 위해 기 설정된 두께를 갖는 스페이서(spacer)가 결합될 수 있다.According to one aspect of the present invention for solving the above-described problem, a cooling device for providing high-intensity focused ultrasound to a body tissue of a recipient through at least one transducer includes a cooling cycle module for supplying cooled cooling water to a cartridge through a cooling water supply pump or introducing cooled cooling water warmed in the cartridge to cool it, and a main controller for determining whether the temperature of the cooling water is within a preset operating temperature range, wherein the cartridge includes a connecting portion that is detachably attachable to a handpiece; and a spacer having a preset thickness can be coupled to a lower portion of the connecting portion to correct a processing error of a piezoelectric element.
또한, 상기 냉각 사이클 모듈은, 가스의 순환을 제어하여 상기 냉각수의 온도를 유지하는 솔 밸브(Sol Valve)를 포함하고, 상기 메인 컨트롤러는, 상기 냉각수의 온도가 기 설정된 목표 온도와 동일해지면, 상기 솔 밸브(Sol Valve)를 차단하여 상기 냉각수의 온도가 유지되도록 할 수 있다.In addition, the cooling cycle module includes a Sol Valve that controls the circulation of gas to maintain the temperature of the cooling water, and the main controller can block the Sol Valve when the temperature of the cooling water becomes equal to a preset target temperature, thereby maintaining the temperature of the cooling water.
또한, 상기 냉각 사이클 모듈은, 상기 냉각수 내에 존재하는 용존 기체를 제거하는 탈기 필터를 포함하고, 상기 용존 기체가 제거된 냉각수는, 상기 카트리지에서 탈기수로 사용될 수 있다.In addition, the cooling cycle module includes a degassing filter that removes dissolved gases present in the cooling water, and the cooling water from which the dissolved gases have been removed can be used as degassing water in the cartridge.
또한, 상기 냉각수는, 상기 냉각 사이클 모듈, 상기 핸드피스 및 상기 카트리지에 의해 형성되는 폐회로를 순환하여 냉각되는 것일 수 있다.Additionally, the cooling water may be cooled by circulating in a closed circuit formed by the cooling cycle module, the handpiece, and the cartridge.
또한, 상기 카트리지는, 내부 공간이 냉각수로 채워지는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은, 상기 하우징에 균열이 발생하는 것을 차단하는 가스켓(gasket)을 포함할 수 있다.Additionally, the cartridge may include a housing having an internal space filled with a coolant, and the housing may include a gasket that prevents cracks from occurring in the housing.
또한, 상기 가스켓은, 나사 구조로 형성되어 상기 하우징의 하부에 결합되며, 상기 초음파의 조사 시 발생되는 피에조(piezo) 진동을 흡수할 수 있다.In addition, the gasket is formed in a screw structure and is joined to the lower part of the housing, and can absorb piezo vibration generated when the ultrasonic wave is irradiated.
또한, 상기 카트리지는, 적어도 하나의 모터로 구성된 구동부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 트랜스듀서는, 상기 적어도 하나의 모터와 물리적으로 연결되도록 구성될 수 있다.Additionally, the cartridge may include a driving unit comprising at least one motor, and the at least one transducer may be configured to be physically connected to the at least one motor.
또한, 상기 구동부가 하나의 모터를 포함하는 경우, 상기 메인 컨트롤러는, 상기 하나의 모터가 일정한 속도로 회전하여 직선으로 이동하는 제1 이동모드로 동작되도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.Additionally, when the driving unit includes one motor, the main controller can control the driving unit to operate in a first movement mode in which the one motor rotates at a constant speed and moves in a straight line.
또한, 상기 구동부가 x축 이동 모터 및 y축 이동 모터를 포함하는 경우, 상기 메인 컨트롤러는, 상기 x축 이동 모터 및 상기 y축 이동 모터가 한 쌍의 x축 이동 트랙 및 하나의 y축 이동 트랙 상에서 이동하는 제2 이동모드로 동작되도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.In addition, when the driving unit includes an x-axis movement motor and a y-axis movement motor, the main controller can control the driving unit to operate in a second movement mode in which the x-axis movement motor and the y-axis movement motor move on a pair of x-axis movement tracks and one y-axis movement track.
또한, 상기 한 쌍의 x축 이동 트랙은, 상기 카트리지가 탈부착되는 상기 핸드피스 영역에 나란하게 배치되고, 상기 하나의 y축 이동 트랙은, 상기 한 쌍의 x축 이동 트랙과 직각을 이루도록 배치될 수 있다.Additionally, the pair of x-axis movement tracks may be arranged parallel to the handpiece area from which the cartridge is attached or detached, and the one y-axis movement track may be arranged perpendicular to the pair of x-axis movement tracks.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present invention are included in the detailed description and drawings.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 냉각 사이클을 통해 냉각된 냉각수를 카트리지 내에 유입시켜 트랜스듀서 및 치료 부위를 냉각시키고, 트랜스듀서 및 치료 부위로부터 열을 흡수하여 데워진 냉각수를 냉각 사이클을 통해 다시 냉각하여 카트리지에 공급할 수 있다.According to the present invention as described above, the transducer and the treatment area can be cooled by introducing coolant cooled through a cooling cycle into the cartridge, and the coolant warmed by absorbing heat from the transducer and the treatment area can be cooled again through a cooling cycle and supplied to the cartridge.
또한, 솔 밸브가 포함된 냉각 사이클을 통해 일정 온도를 유지함으로써 실시간으로 냉각수를 제공할 수 있고, 이를 통해 환자가 고통없이 시술을 받을 수 있게 된다.Additionally, by maintaining a constant temperature through a cooling cycle that includes a sole valve, cooling water can be provided in real time, allowing patients to receive treatment without pain.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 의료장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각 사이클을 나타내는 블록도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 카트리지의 구성을 나타내는 예시도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a high-intensity focused ultrasound medical device according to various embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a cooling cycle according to one embodiment of the present invention.
Figures 3 to 5 are exemplary diagrams showing the configuration of a cartridge according to one embodiment of the present invention.
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.The advantages and features of the present invention, and the method for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and these embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform a person skilled in the art of the scope of the present invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims.
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.The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. The terms "comprises" and/or "comprising" as used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the mentioned components. Like reference numerals refer to like components throughout the specification, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the mentioned components. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, it is to be understood that these components are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Therefore, it should be understood that a first component mentioned below may also be a second component within the technical spirit of the present invention.
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.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with the meaning commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries shall not be ideally or excessively interpreted unless explicitly specifically defined.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명에 따른 고강도 집속 초음파 의료 장치의 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram of a high-intensity focused ultrasound medical device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 고강도 집속 초음파 의료 장치(1)(이하, '의료 장치'라 한다)는 크게 본체부(10)와 치료부(20)로 구성될 수 있으며 본체부(10)와 치료부(20)는 연결될 수 있다. 예를 들어, 치료부(20)는 케이블을 통해 의료 장치(1)의 본체부(10)와 연결될 수 있다.Referring to Fig. 1, a high-intensity focused ultrasound medical device (1) (hereinafter referred to as a 'medical device') may be largely composed of a main body (10) and a treatment unit (20), and the main body (10) and the treatment unit (20) may be connected. For example, the treatment unit (20) may be connected to the main body (10) of the medical device (1) via a cable.
본체부(10)는 전체 시스템을 제어하는 메인 컨트롤러(110), 메모리(120), 고주파 발진기(130), 입출력 인터페이스(140), 디스플레이(150) 및 냉각 사이클 모듈(160)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 의료 장치(1)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다.The main body (10) may include all or part of a main controller (110) that controls the entire system, a memory (120), a high-frequency oscillator (130), an input/output interface (140), a display (150), and a cooling cycle module (160). In some embodiments, the medical device (1) may omit at least one of the components or additionally include other components.
메인 컨트롤러(110)는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 메인 컨트롤러(110)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 의료 장치(1)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 이하, 메인 컨트롤러(110)는 제어부(110)로 표현될 수도 있다.The main controller (110) may include one or more of a central processing unit (CPU), an application processor (AP), or a communication processor (CP). The main controller (110) may, for example, execute calculations or data processing related to control and/or communication of at least one other component of a medical device (1) using ultrasound. Hereinafter, the main controller (110) may also be expressed as a control unit (110).
메모리(120)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(120)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 의료 장치(1)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(120)는 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(120)는, 후술하는 치료부(20)의 하나 이상의 트랜스듀서(214)의 움직임패턴 또는 주파수의 세기 등에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 이를 통해, 메모리(120)는 카트리지(210) 내에서 트랜스듀서(214)의 이동경로, 이동속도, 신호세기 등을 프로그램된 특정한 치료모드로 저장할 수 있다.The memory (120) may include volatile and/or nonvolatile memory. The memory (120) may store, for example, commands or data related to at least one other component of the medical device (1) using ultrasound. According to one embodiment, the memory (120) may store software and/or programs. In addition, the memory (120) may store data on the movement pattern or frequency intensity of one or more transducers (214) of the treatment unit (20) described below. Through this, the memory (120) may store the movement path, movement speed, signal intensity, etc. of the transducer (214) within the cartridge (210) as a programmed specific treatment mode.
고주파 발진기(130)는 반결합 발진기, 마이너스성 저항 발진기 및 수정 발진기 등을 포함할 수 있다. 고주파 발진기(130)는, 예를 들면, 초음파를 이용한 의료 장치(1)의 치료부(20) 내부에 지속적인 진동 전류를 방출함으로써 카트리지(210) 내부의 트랜스듀서(214)가 같은 주파수의 초음파로 변화할 수 있도록 한다.The high-frequency generator (130) may include a semi-coupled oscillator, a negative resistance oscillator, a crystal oscillator, etc. The high-frequency generator (130) may, for example, emit a continuous oscillating current inside the treatment unit (20) of a medical device (1) using ultrasound, thereby causing the transducer (214) inside the cartridge (210) to change into ultrasound of the same frequency.
입출력 인터페이스(140)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 의료 장치(1)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다.The input/output interface (140) may serve as an interface that can transmit, for example, commands or data input from a user or another external device to other component(s) of the medical device (1).
일실시예로, 입출력 인터페이스(140)는 무선통신부(미도시)를 포함할 수 있다. 무선통신부는 외부기기로부터 데이터를 수신하여 제어부(110)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선통신부는 외부기기에 해당하는 의료영상촬영장치(예를 들어, 자기공명영상(MRI) 촬영장치)로부터 의료영상데이터를 수신하거나 환자의 의료영상데이터에 대한 분석데이터(예를 들어, 의료영상데이터 판독에 의해 결정된 종양의 위치정보 등)를 수신할 수 있다. 의료 장치(1)는 환자에 대한 상태정보를 수신하여 사용자에게 적합한 치료모드(또는 치료프로그램)를 결정할 수 있다.In one embodiment, the input/output interface (140) may include a wireless communication unit (not shown). The wireless communication unit may perform a role of receiving data from an external device and transmitting it to the control unit (110). For example, the wireless communication unit may receive medical image data from a medical imaging device (e.g., a magnetic resonance imaging (MRI) device) corresponding to the external device, or may receive analysis data on the medical image data of a patient (e.g., tumor location information determined by reading the medical image data, etc.). The medical device (1) may receive status information on the patient and determine a treatment mode (or treatment program) suitable for the user.
다른 일실시예로, 입출력 인터페이스(140)는 버튼부 또는 터치스크린을 포함할 수 있다. 버튼부 또는 터치스크린을 통해, 사용자는 의료 장치(1)의 치료모드를 선택할 수 있다.In another embodiment, the input/output interface (140) may include a button portion or a touch screen. Through the button portion or the touch screen, the user can select a treatment mode of the medical device (1).
디스플레이(150)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 발광 다이오드(light emitting diode(LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(150)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치 입력을 수신할 수 있다.The display (150) may include, for example, a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, or an organic light-emitting diode (OLED) display. The display (150) may include a touch screen and may receive touch input using, for example, an electronic pen or a part of the user's body.
디스플레이(150)는 외부기기 또는 치료부(20)로부터 수신된 정보(예를 들어, 의료영상데이터)를 화면에 표시하여 사용자가 의료영상데이터를 확인할 수 있게 한다.The display (150) displays information (e.g., medical image data) received from an external device or treatment unit (20) on the screen, allowing the user to check the medical image data.
또한, 본체부(10)는 냉각 사이클 모듈(160)을 포함한다. 냉각 사이클 모듈(160)은 핸드피스(220)와 연결되어 있는 냉각수 공급 펌프를 포함하고 있어, 냉각수 공급 펌프를 통해 냉각 사이클 모듈(160)에서 냉각된 냉각수를 핸드피스(220)로 유출할 수 있고, 카트리지(210)에서 트랜스듀서(214)에 의해 방출된 열을 흡수하여 데워진 냉각수를 냉각수 공급 펌프를 통해 유입할 수 있다. 여기서, 냉각수 공급 펌프가 냉각 사이클 모듈(160)에 포함되는 것으로 하였지만, 이제 한정되지 않고 냉각 사이클 모듈(160)과 별개로 본체부(10) 내에 구성되어 작동할 수도 있다.In addition, the main body (10) includes a cooling cycle module (160). The cooling cycle module (160) includes a cooling water supply pump connected to the handpiece (220), so that cooling water cooled in the cooling cycle module (160) can be discharged to the handpiece (220) through the cooling water supply pump, and cooling water warmed by absorbing heat emitted by the transducer (214) in the cartridge (210) can be introduced through the cooling water supply pump. Here, although the cooling water supply pump is included in the cooling cycle module (160), it is not limited thereto, and may be configured and operated separately from the cooling cycle module (160) within the main body (10).
냉각 사이클 모듈(160)은 냉각수 공급 펌프를 통해 유입된 데워진 냉각수를 냉각시킨다. 이때, 데워진 냉각수는 냉각 사이클 모듈(160)에 포함된 컴프레셔, 라디에이터 등을 거쳐서 냉각될 수 있다.The cooling cycle module (160) cools the heated cooling water supplied through the cooling water supply pump. At this time, the heated cooling water can be cooled through a compressor, radiator, etc. included in the cooling cycle module (160).
또한, 냉각 사이클 모듈(160)은 냉각수의 온도를 유지하는 솔 밸브(Sol Valve)를 포함할 수 있다. 솔 밸브는 냉각 사이클 모듈 내에서 가스의 순환을 제어하는 것으로서, 메인 컨트롤러(110)에 의해 냉각수가 목표 온도까지 냉각이 진행된 것으로 판단되면, 솔밸브가 차단되어 냉각 사이클 모듈(160) 내의 차가운 가스를 생성하는 팽창 밸브로의 가스 순환을 억제함으로써 냉각수의 온도를 유지할 수 있다.In addition, the cooling cycle module (160) may include a Sol Valve for maintaining the temperature of the cooling water. The Sol Valve controls the circulation of gas within the cooling cycle module. When the main controller (110) determines that the cooling water has been cooled to the target temperature, the Sol Valve is blocked to suppress the circulation of gas to the expansion valve that generates cold gas within the cooling cycle module (160), thereby maintaining the temperature of the cooling water.
또한, 냉각 사이클 모듈(160)은 탈기 필터를 더 포함한다. 탈기 필터는 진공 펌프를 이용하여 냉각된 냉각수에 내에 존재하는 산소, 질소, 이산화탄소 등의 용존 기체를 제거할 수 있다. 용존 기체가 제거된 냉각수는 트랜스듀서(214)에서 발생되는 열을 흡수하는 냉각수의 역할을 수행함과 동시에, 트랜스듀서(214)가 출력하는 초음파를 환자의 신체조직에 효과적으로 전달하는 탈기수의 역할을 수행할 수 있다.In addition, the cooling cycle module (160) further includes a degassing filter. The degassing filter can remove dissolved gases such as oxygen, nitrogen, and carbon dioxide present in the cooled cooling water using a vacuum pump. The cooling water from which the dissolved gases have been removed can serve as cooling water that absorbs heat generated from the transducer (214) and, at the same time, serve as degassing water that effectively transmits ultrasound output from the transducer (214) to the patient's body tissue.
치료부(20)는 환자의 신체조직에 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound; HIFU)를 제공하는 역할을 수행한다.The treatment unit (20) performs the role of providing high intensity focused ultrasound (HIFU) to the patient's body tissue.
치료부(20)는 카트리지(210) 및 핸드피스(220)를 포함한다.The treatment unit (20) includes a cartridge (210) and a handpiece (220).
카트리지(210)는 하우징(212), 트랜스듀서(214) 및 연결부(216)을 포함한다.The cartridge (210) includes a housing (212), a transducer (214), and a connecting portion (216).
하우징(212)은 초음파가 통과되며 피부에 접촉하는 음향창을 포함할 수 있고, 내부 공간이 빈 공간으로 형성되어 냉각수로 채워질 수 있다. 또한, 하우징(212)은 내부에 냉각수가 채워질 수 있도록 유입공 및 유출공이 형성될 수 있다. 유입공 및 유출공은 핸드피스(220)를 통해 냉각수 공급 펌프에 연결되어 있어, 냉각수가 하우징(212)의 내부 공간으로 유입되고, 외부로 유출될 수 있게 한다. 이때, 냉각수는 트랜스듀서(214)에서 발생된 초음파를 환자의 피부조직 내부로 전달하는 매질로 작용하여 탈기수의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 이에 따라, 고강도 집속 초음파는 공기 중을 통과하지 않고 냉각수를 거친 후에 바로 신체내부로 진입할 수 있게 된다.The housing (212) may include an acoustic window through which ultrasonic waves pass and which contacts the skin, and the internal space may be formed as an empty space and filled with coolant. In addition, the housing (212) may have an inlet and an outlet formed so that the inside may be filled with coolant. The inlet and the outlet are connected to a coolant supply pump through the handpiece (220), so that the coolant may be introduced into the internal space of the housing (212) and discharged to the outside. At this time, the coolant may act as a medium that transmits ultrasonic waves generated from the transducer (214) into the skin tissue of the patient, and may simultaneously perform the role of degassing water. Accordingly, high-intensity focused ultrasound may enter the body directly after passing through the coolant without passing through the air.
트랜스듀서(214)는 하우징(212)의 내부에 음향창과 정렬된 형태로 설치되며, 출력면을 통해 초음파를 환자의 피부조직에 조사한다.The transducer (214) is installed in a form aligned with the acoustic window inside the housing (212) and irradiates ultrasound to the patient's skin tissue through the output surface.
일실시예에 따라, 트랜스듀서(214)는 하우징(212) 내부에 일정한 곡률을 가지는 곡면에 배치된다. 일정한 반경(Radius)을 가지는 곡면 또는 구면에 복수개의 평판 트랜스듀서(214)가 배치되어, 특정한 깊이에 복수의 평판 트랜스듀서(214)에 의한 집속점이 형성될 수 있다.According to one embodiment, the transducer (214) is placed on a curved surface having a constant curvature inside the housing (212). A plurality of flat transducers (214) are placed on a curved surface or spherical surface having a constant radius, so that a focus point can be formed by the plurality of flat transducers (214) at a specific depth.
핸드피스(220)는 본체부(10)와 카트리지(210)를 연결하는 역할을 수행한다. 핸드피스(220)는 카트리지(210)가 탈부착 가능하도록 설치되어, 카트리지 초음파 치료가 가능하다. 즉, 핸드피스(220)는 본체부(10)로부터 냉각된 냉각수를 카트리지(210)로 전달하고, 카트리지(210)에서 초음파 치료에 의해 데워진 냉각수를 본체부(10)로 전달할 수 있다.The handpiece (220) serves to connect the main body (10) and the cartridge (210). The handpiece (220) is installed so that the cartridge (210) can be detachably attached to the cartridge, thereby enabling cartridge ultrasonic treatment. That is, the handpiece (220) can transfer cooled water from the main body (10) to the cartridge (210), and transfer cooled water heated by ultrasonic treatment in the cartridge (210) to the main body (10).
다른 일실시예로, 치료부(20)는, 냉각수의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서에서 측정된 온도값은 실시간으로 메인 컨트롤러(110)로 전송되며, 메인 컨트롤러(110)는 냉각수의 온도가 적절한 작동온도 범위 내에 있는지 실시간으로 판단한다. 메인 컨트롤러(110)에 의해 냉각수의 온도가 냉각 목표 온도에 도달한 것이 판단되면, 냉각 사이클 모듈(160)에 포함된 솔밸브를 차단하여 냉각수의 온도를 유지할 수 있다.In another embodiment, the treatment unit (20) may include a temperature sensor that measures the temperature of the cooling water in real time. The temperature value measured by the temperature sensor is transmitted to the main controller (110) in real time, and the main controller (110) determines in real time whether the temperature of the cooling water is within an appropriate operating temperature range. When the main controller (110) determines that the temperature of the cooling water has reached the cooling target temperature, the solenoid valve included in the cooling cycle module (160) may be shut off to maintain the temperature of the cooling water.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각 사이클을 나타내는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram showing a cooling cycle according to one embodiment of the present invention.
냉각 사이클은 냉각 사이클 모듈(160), 핸드피스(220) 및 카트리지(210)에 의해 형성되는 폐회로를 의미하며, 냉각수는 폐회로를 순환하여 냉각될 수 있다.The cooling cycle refers to a closed circuit formed by the cooling cycle module (160), the handpiece (220), and the cartridge (210), and the cooling water can be cooled by circulating through the closed circuit.
냉각 사이클 모듈(160)은 컴프레셔 및 라디에이터를 거쳐 냉각된 냉각수를 냉각수 공급 펌프를 이용하여 핸드피스(220)를 통해 카트리지(210)로 흘려보낸다. 이때, 냉각수는 카트리지(210)의 하우징(212)에 형성된 유입공을 통해 하우징(212) 내부로 유입된다. 하우징(212) 내부에 채워진 냉각수는 초음파 치료 시에 트랜스듀서(214)에 의해 발생되는 열을 흡수하여 데워진다. 데워진 냉각수는 핸드피스(220)를 통해 냉각 사이클 모듈(160)로 흘려보낸다. 이때, 데워진 냉각수는 하우징(212)에 형성된 유출공을 통해 냉각 사이클 모듈(160)로 유출된다. 그리고, 냉각 사이클 모듈(160)은 데워진 냉각수를 다시 냉각시켜 카트리지(210)로 흘려보낸다. 따라서, 이러한 냉각 사이클을 통해 열을 흡수한 냉각수가 끊임없이 냉각되어 카트리지(210)로 제공되기 때문에, 환자는 뜨거움을 느끼지 않고 초음파 치료를 받을 수 있게 된다.The cooling cycle module (160) supplies cooling water cooled by the compressor and the radiator to the cartridge (210) through the handpiece (220) using the cooling water supply pump. At this time, the cooling water flows into the housing (212) through the inlet hole formed in the housing (212) of the cartridge (210). The cooling water filled in the housing (212) absorbs heat generated by the transducer (214) during ultrasonic treatment and is heated. The heated cooling water flows into the cooling cycle module (160) through the handpiece (220). At this time, the heated cooling water flows out to the cooling cycle module (160) through the outlet hole formed in the housing (212). Then, the cooling cycle module (160) cools the heated cooling water again and flows it into the cartridge (210). Therefore, since the cooling water that has absorbed the heat through this cooling cycle is continuously cooled and supplied to the cartridge (210), the patient can receive ultrasound treatment without feeling hot.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시에 따른 카트리지의 구성을 나타내는 예시도이다.Figures 3 to 5 are exemplary diagrams showing the configuration of a cartridge according to one embodiment of the present invention.
일실시예에 따라, 카트리지(210)는 핸드피스(220)에 탈부착 가능하게 하는 연결부(216)를 더 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 카트리지(210)는 하우징(212)의 상부에 연결부(216)가 결합되어 구성될 수 있다.According to one embodiment, the cartridge (210) may further include a connecting portion (216) that allows the cartridge (210) to be detachably attached to the handpiece (220). Referring to FIG. 3, the cartridge (210) may be configured such that the connecting portion (216) is coupled to the upper portion of the housing (212).
도 4를 참조하면, 하우징(212)은 하부에 가스켓(gasket)(2121)을 포함한다. 가스켓(2121)은 하우징(212)에 균열이 발생하는 것을 차단하는 역할을 하는 것으로, 실리콘 재질로 만들어지며, 나사 구조를 적용하여 하우징(212) 하부에 결합된다. 가스켓(2121)은 트랜스듀서(214)에 의한 고강도 초음파 조사 시에 발생되는 피에조(piezo) 진동을 흡수함으로써, 하우징(212)에 진동이 전달되지 않도록 한다.Referring to FIG. 4, the housing (212) includes a gasket (2121) at the bottom. The gasket (2121) serves to prevent cracks from occurring in the housing (212), is made of silicone, and is attached to the bottom of the housing (212) by applying a screw structure. The gasket (2121) absorbs piezo vibrations generated when high-intensity ultrasonic waves are irradiated by the transducer (214), thereby preventing vibrations from being transmitted to the housing (212).
도 5를 참조하면, 연결부(216)는 하부에 스페이서(spacer)(2161)를 포함한다. 연결부(216)는 볼 레버(ball lever)와 초음파 집속 깊이 간의 차이만큼의 두께를 갖는 스페이서(spacer)(2161)를 하부에 결합함으로써, 피에조(piezo)의 가공오차를 보정할 수 있다.Referring to FIG. 5, the connecting portion (216) includes a spacer (2161) at the bottom. The connecting portion (216) can compensate for the processing error of the piezo by attaching a spacer (2161) at the bottom, the spacer having a thickness equal to the difference between the ball lever and the ultrasonic focusing depth.
또한, 핸드피스(220)는 구동부(222)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(222)는 하나 이상의 모터로 구성될 수 있다. 각 모터는 솔레노이드, 스텝 모터, 리니어 모터 등을 이용하여 다양하게 구성할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 하나 이상의 모터를 생략할 수 있고, 다른 구성요소를 이용하여 모터와 유사한 구동 동력을 부여할 수도 있다.In addition, the handpiece (220) may include a driving unit (222). The driving unit (222) according to one embodiment of the present invention may be composed of one or more motors. Each motor may be configured in various ways using a solenoid, a step motor, a linear motor, etc. According to some embodiments, one or more motors may be omitted, and driving power similar to that of the motor may be provided using other components.
카트리지(210)에 포함되는 하나 이상의 트랜스듀서(214)는 구동부(222)의 하나 이상의 모터와 물리적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 구동부(222)의 하나 이상의 모터는 카트리지(210) 자체와 물리적으로 연결되어 이동될 수도 있다.One or more transducers (214) included in the cartridge (210) may be configured to be physically connected to one or more motors of the drive unit (222). Additionally, one or more motors of the drive unit (222) may be physically connected to and moved by the cartridge (210) itself.
일실시예로, 구동부(222)가 1개의 모터를 포함하는 경우, 직선 형태로 트랜스듀서(214)를 이동시킬 수 있다. 또한, 구동부(222)는 모터 회전여부 및 회전속도의 조절을 통해 트랜스듀서(214)의 다양한 움직임을 구현할 수 있다. 예를 들어, 의료 장치(1)는 구동부(222) 내 모터의 일정한 속도로 회전을 통해 트랜스듀서(214)가 직선으로 이동하는 이동모드를 구현할 수 있다. 또한, 예를 들어, 의료 장치(1)는 특정한 이격거리를 이동하여 특정한 시간동안 정지하여 초음파를 특정위치에 제공하는 모드를 구현할 수 있다.In one embodiment, when the driving unit (222) includes one motor, the transducer (214) can be moved in a straight line. In addition, the driving unit (222) can implement various movements of the transducer (214) by controlling whether the motor rotates and the rotation speed. For example, the medical device (1) can implement a movement mode in which the transducer (214) moves in a straight line by rotating the motor in the driving unit (222) at a constant speed. In addition, for example, the medical device (1) can implement a mode in which it moves a specific distance and stops for a specific time to provide ultrasound to a specific location.
다른 일실시예로, 구동부(222)가 2개의 모터를 포함하는 경우, X축 이동 모터 및 Y축 이동 모터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동부(222)는 제1트랙(즉, X축 이동 트랙)과 제2트랙(즉, Y축 이동 트랙)을 구비하고, 제1모터(즉, X축 이동 모터) 및 제2모터(즉, Y축 이동 모터)를 구동하여 X축 및 Y축 방향으로 트랜스듀서(214)를 이동시킬 수 있다.In another embodiment, when the driving unit (222) includes two motors, it may include an X-axis movement motor and a Y-axis movement motor. For example, the driving unit (222) may have a first track (i.e., an X-axis movement track) and a second track (i.e., a Y-axis movement track), and may drive the first motor (i.e., an X-axis movement motor) and the second motor (i.e., a Y-axis movement motor) to move the transducer (214) in the X-axis and Y-axis directions.
한 쌍의 제1트랙은 각각 일정 길이의 바 형상을 가지며, 카트리지(210)가 탈부착되는 핸드피스(220) 영역에 나란하게 배치될 수 있다. 제2트랙은 일정 길이의 바 형상을 가지며, 제1트랙과 직각을 이루며 배치되고, 한 쌍의 제1트랙 상에서 이동 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 제2트랙 상에 이동가능하게 트랜스듀서(214)가 연결되어 있고, 제2트랙에 해당하는 바를 제1트랙 상에서 이동시킴에 따라 트랜스듀서(214)를 Y축 방향으로 이동시키고, 제2트랙 상에서 트랜스듀서를 X축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 통해, 구동부(222)는 2차원 평면 상의 트랜스듀서(214) 움직임을 구현할 수 있다.A pair of first tracks each have a bar shape of a predetermined length and can be arranged in parallel in an area of a handpiece (220) from which a cartridge (210) is attached or detached. A second track has a bar shape of a predetermined length and is arranged perpendicular to the first track and can be movably connected on a pair of first tracks. Accordingly, a transducer (214) is movably connected on the second track, and by moving a bar corresponding to the second track on the first track, the transducer (214) can be moved in the Y-axis direction, and the transducer can be moved in the X-axis direction on the second track. Through this, the driving unit (222) can implement movement of the transducer (214) on a two-dimensional plane.
또 다른 일실시예로, 구동부(222)가 3개의 모터를 포함하는 경우, X축 이동 모터, Y축 이동 모터 및 Z축 이동 모터를 포함할 수 있다. 각 축에 장착된 모터는 트랜스듀서(214)의 일정 범위 내에서 직선 왕복 운동을 할 수 있는 동력을 부여할 수 있다. 예를 들면, Z축 모터는 트랜스듀서(214)의 집속점 깊이를 조절할 수 있도록 트랜스듀서(214)의 상하 높이를 조절하고, X축 모터 및 Y축 모터는 Z축과 수직이 되는 평면 상에서 트랜스듀서(214)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 평행한 제1트랙이 상하로 이동시킬 수 있도록 평행하게 배치된 제3트랙을 더 포함할 수 있고, 제3모터(즉, Z축 이동 모터)가 회전하여 Z축방향으로 제1트랙 및 제2트랙을 평행하게 이동시킬 수 있다. 각 모터는 트랜스듀서(221)의 X축, Y축 및 Z축 이동을 제어하도록 구성할 수 있다.In another embodiment, when the driving unit (222) includes three motors, it may include an X-axis movement motor, a Y-axis movement motor, and a Z-axis movement motor. The motors mounted on each axis may provide power to allow the transducer (214) to make a linear reciprocating motion within a certain range. For example, the Z-axis motor may adjust the vertical height of the transducer (214) so as to adjust the depth of the focal point of the transducer (214), and the X-axis motor and the Y-axis motor may control the movement of the transducer (214) on a plane perpendicular to the Z-axis. For example, a third track may be further arranged in parallel so that the first parallel track may move up and down, and the third motor (i.e., the Z-axis movement motor) may rotate to move the first track and the second track in parallel in the Z-axis direction. Each motor may be configured to control the X-axis, Y-axis, and Z-axis movements of the transducer (221).
또한, 핸드피스(220)는 핸드피스 컨트롤러(224)를 포함할 수 있다. 핸드피스 컨트롤러(224)는 메인 컨트롤러(110)로부터 신호를 받아 핸드피스(220)의 구동부(222)를 제어할 수 있다.Additionally, the handpiece (220) may include a handpiece controller (224). The handpiece controller (224) may receive a signal from the main controller (110) and control the driving unit (222) of the handpiece (220).
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented in a software module executed by hardware, or implemented by a combination of these. The software module may reside in a Random Access Memory (RAM), a Read Only Memory (ROM), an Erasable Programmable ROM (EPROM), an Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), a flash memory, a hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.
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.Above, while the embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
1 : 의료 장치10 : 본체부
20 : 치료부110 : 메인컨트롤러
120 : 메모리130 : 고주파 발진기
140 : 입출력 인터페이스150 : 디스플레이
160 : 냉각 사이클 모듈210 : 카트리지
212 : 하우징2121 : 가스켓
214 : 트랜스듀서216 : 연결부
2161 : 스페이서220 : 핸드피스
222 : 구동부224 : 핸드피스 컨트롤러1: Medical device 10: Main body
20: Treatment Department 110: Main Controller
120 : Memory 130 : High Frequency Oscillator
140 : Input/output interface 150 : Display
160 : Cooling cycle module 210 : Cartridge
212 : Housing 2121 : Gasket
214 : Transducer 216 : Connector
2161 : Spacer 220 : Handpiece
222: Drive unit 224: Handpiece controller
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