KR20220135315A - 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서 어레이를 포함하는 초음파 깊이별 다중집속 장치 및 그 동작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서 어레이를 포함하는 초음파 깊이별 다중집속 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 환형(Annular) 형태로 배치되며, 피부 내부의 적용 깊이에 따라 저주파 또는 고주파를 인가하는 복수 개의 진동소자들로 형성되는 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이를 포함하되, 상기 MUT 어레이는 진동소자의 채널별로 구성된 상부전극간 병렬 연결배선과 길이 방향으로 배치된 하부전극간 연결배선을 포함한다.
Description
본 발명은 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서 어레이를 포함하는 초음파 깊이별 다중집속 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피부 내부에 자극을 통한 테라피를 위해 대면적 다채널의 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer) 어레이를 이용하여 깊이별 다중집속하는 장치에 관한 것이다.
최근에는 고주파 또는 저주파를 이용하여 피부 미용이나 마사지 효과를 기대하는 장치들이 많이 제안 및 출시되고 있다. 이와 같이, 산업발전에 따라 생활이 향상되면서 피부 미용이나 건강 또는 바디 관리에 관련된 관심이 증대되고 있는 추세이며, 이러한 요구를 반영한 다양한 테라피(therapy) 기기들이 출시되고 있다.
기존의 초음파 테라피 기기는 크게 가정용과 병원용으로 구분할 수 있다.
가정용은 주로 1MHz 또는 3MHz 두가지 종류의 저주파 초음파를 사용하며, 단일 채널의 초음파 빔을 이용하는 것이므로, 가정에서 사용자들이 사용하기에 효과가 제한적이다.
반면에, 병원용은 주로 저주파(1MHz 또는 3MHz) 및 고주파(10MHz) 초음파를 사용하며, 다수 채널의 초음파 빔을 사용하므로, 각 사용자의 피부 깊이에 맞춤형으로 빔의 초점을 제어하는 장점이 존재한다. 다만, 병원용으로 주로 사용되는 일명 하이푸(High Intensity Focused Ultrasonic, HIFU)는 비용이 비싸며, 사용자는 치료를 위해 필수적으로 병원을 방문해야 한다는 번거로움이 존재한다.
본 발명의 목적은 다채널의 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer) 어레이로 형성된 복수의 진동소자들을 이용하여 피부 내부의 적용 깊이로 고주파 또는 저주파의 초음파 빔을 집속시키는 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 목적은 칩에 환형(Annular) 배치된 복수 개의 진동소자들로 형성된 상부전극 및 하부전극 각각에 연결배선을 배치하여 신호전압 강하를 최소화하고자 하며, 개인별 인체의 특정위치로부터 반사되는 반사 신호를 이용하여 특정위치에 대한 맞춤집속 기능을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 피부 내부 자극을 통한 테라피를 위한 대면적 다채널의 초음파 깊이별 다중집속 장치에 있어서, 환형(Annular) 형태로 배치되며, 피부 내부의 적용 깊이에 따라 저주파 또는 고주파를 인가하는 복수 개의 진동소자들로 형성되는 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이를 포함하되, 상기 MUT 어레이는 진동소자의 채널별로 구성된 상부전극간 병렬 연결배선과 길이 방향으로 배치된 하부전극간 연결배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 피부 내부 자극을 통한 테라피를 위한 대면적 다채널의 초음파 깊이별 다중집속 장치의 동작방법에 있어서, 환형(Annular) 형태로 배치되며, 피부 내부의 적용 깊이에 따라 저주파 또는 고주파를 인가하는 복수 개의 진동소자들로 형성되는 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이를 통해, 피부 내부로 빔집속 송신하는 단계, 상기 MUT 어레이의 중심부에 위치하는 수신소자를 통해, 피부 내부의 특정위치에서 반사되는 펄스에코를 수신하는 단계, 수신신호를 이용하여 송신집속 깊이별 신호값을 산출하며, 산출 결과에 따라 송신신호를 맞춤집속하는 단계 및 상기 MUT 어레이를 통해 상기 송신신호를 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다채널의 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer) 어레이로 형성된 복수의 진동소자들을 이용하여 피부 내부의 적용 깊이로 고주파 또는 저주파의 초음파 빔을 집속시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 칩에 환형(Annular) 배치된 복수 개의 진동소자들로 형성된 상부전극 및 하부전극 각각에 연결배선을 배치하여 신호전압 강하를 최소화하고자 하며, 개인별 인체의 특정위치로부터 반사되는 반사 신호를 이용하여 특정위치에 대한 맞춤집속 기능을 제공하여 개인 맞춤형 치료가 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 깊이별 다중집속 장치와 모바일 디바이스를 연계하여 개인 피부정보에 따른 개인 맞춤형 치료가 가능하며, 병원 방문 없이도 가정에서 장시간 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서 어레이의 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 특정위치에 대한 맞춤집속 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 펄스 버스트(pulse burst)의 듀티(duty) 비 조절에 대해 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치의 동작방법을 흐름도로 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서 어레이의 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 특정위치에 대한 맞춤집속 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 펄스 버스트(pulse burst)의 듀티(duty) 비 조절에 대해 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치의 동작방법을 흐름도로 도시한 것이다.
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 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 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, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 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, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들은, 피부/근육/혈류의 인체 깊은 곳에 자극을 통한 테라피를 위해, 고주파 또는 저주파의 초음파 빔을 집속시키는 진동소자들이 칩에 환형(Annular) 형태로 배치되며, 인체의 특정위치로부터 반사된 반사 신호를 이용하여 특정위치 맞춤집속하는 초음파 깊이별 다중집속 장치인 것을 그 요지로 한다.
본 발명에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치는 단일 칩에 환형(Annular) 형태로 배치된 복수의 채널을 포함하는 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이를 이용하여 전자적 시간 지연에 따른 깊이별 초점 제어가 가능하며, 피부 내부의 적용 깊이로 고주파 또는 저주파의 초음파 빔을 집속시키는 효과를 제공한다.
이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 특정위치에 대한 맞춤집속 예를 설명하기 위해 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 펄스 버스트(pulse burst)의 듀티(duty) 비 조절에 대해 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치는 피부 내부에 자극을 통한 테라피를 위해 대면적 다채널의 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer) 어레이를 이용하여 깊이별 다중집속한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치(100)는 MUT 어레이(200), 처리부(110) 및 인가부(120)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치(100)는 사용자가 휴대 및 손으로 취부하기 용이한 하우징에 조립되어 피부에 접촉하며, 중앙에 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이(200)가 형성된 본체를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치(100)의 본체에는 동작을 온(On)/오프(Off)하는 전원부, 사용자의 선택 입력에 따라 저주파 또는 고주파를 변경하거나, 테라피 시간을 조정하는 입력부, 피부로 인가되는 저주파 또는 고주파에 대응하는 LED 색상을 출력하는 출력부 및 테라피 잔여 시간을 디스플레이하는 디스플레이부 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서 어레이(200)는 어레이의 복수의 진동소자들을 포함하는 압전 MUT(pMUT)일 수 있다. 이때, 진동소자는 서로 다른 공진 주파수의 저주파 또는 고주파를 인가하는 것으로, 저주파 진동소자 또는 고주파 진동소자일 수 있다. 이때, MUT 어레이(200)의 제1 위치에 배치되는 진동소자는 5MHz 이하의 저주파를 인가하고, MUT 어레이(200)의 제2 위치에 배치되는 진동소자는 적어도 하나 이상의 모듈로 5MHz 이상의 고주파를 인가하는 것을 특징으로 한다. 실시예에 따라서, 진동소자는 원형, 삼각형, 사각형 또는 다각형의 형상일 수 있으며, 저주파 또는 고주파 인가에 따라 서로 다른 박막의 크기, 직경 및 폭을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치(100)는 환형(Annular) 형태로 배치되며, 피부 내부의 적용 깊이에 따라 저주파 또는 고주파를 인가하는 복수 개의 진동소자들로 형성되는 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이(200)를 포함한다. MUT 어레이(200)는 피부에 접촉하는 하우징 하단에 위치하고, 복수 개의 진동소자들이 칩에 일정 간격의 각 채널로 배열되며, 환형 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
MUT 어레이(200)는 복수 개의 진동소자들이 기 설정된 개수로 배열된 복수의 채널들로 구성되며, 각 채널은 적어도 두 개 이상의 행으로 진동소자들이 배열된 것일 수 있다. MUT 어레이(200)는 진동소자에 연결되는 상부전극 및 하부전극에 대해, 진동소자의 채널별로 구성된 상부전극간 병렬 연결배선과 길이 방향으로 배치된 하부전극간 연결배선을 포함한다.
또한, MUT 어레이(200)는 칩에 환형(Annular) 배치된 진동소자들의 상부전극간 연결배선에 있어, 채널과 채널 사이에서 환형 형태로 형성된 상부전극을 포함하며, 별도의 전극배선을 추가하여 채널별로 구성된 진동소자의 상부전극간 병렬 연결배선을 더 포함하여 길이 방향에 따른 신호전압 강하를 최소화할 수 있다. 이에 대해서는 이하의 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
또한, MUT 어레이(200)는 상부전극간 기준 연결배선과 교차되게, 반지름 방향으로 진동소자의 하부전극을 연결하는 하부전극간 연결배선을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 하부전극간 연결배선은 길이 방향 또는 반지름 방향으로 복수의 채널들로 구성된 진동소자를 연결하며, MUT 어레이(200)의 외곽/내곽과 중심부의 외곽에 환형 연결배선을 추가하여 하부전극간 전압강하를 최소화할 수 있다. 이에 대해서는 이하의 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
또한, MUT 어레이(200)는 동심원의 중심부에 위치한 수신소자를 독립채널로 포함하며, 수신소자는 MUT 어레이(200)의 제1 위치 및 제2 위치에 배치된 다채널의 송신소자에 의해 발생되어 피부 내부의 특정위치에서 반사되는 펄스에코를 수신한다. 예를 들면, 송신을 위한 상부전극에 연결되는 진동소자들을 일컫는 송신소자를 통해 송신된 신호가 피부 내부의 피하층(subcutaneous) 또는 근막층(fascia)의 특정위치에 반사되는 경우, 수신을 위한 상부전극에 연결되는 진동소자를 일컫는 수신소자는 반사된 펄스에코의 수신신호를 수신할 수 있다.
이때, 본 발명은 송신소자의 다채널 송신과 수신소자의 수신의 접지를 분리시킴으로써, 송신 접지부의 고증폭 수신신호 교란을 최소화할 수 있다.
처리부(110)는 수신신호에 의해 산출되는 송신집속 깊이별 신호값에 따라 송신신호를 맞춤집속한다.
도 5를 참조하면, 근막층(fascia)은 피하층(subcutaneous)보다 더 피부 안쪽에 위치하는 것으로, 근막층에 자극을 주기 위해서는 피하조직과는 다른 초음파 신호가 필요하며, 이는 사람마다 약간의 차이가 존재할 수 있다. 이에, 본 발명은 MUT 어레이(200)를 통해 근막에서 반사된 펄스에코를 수신소자(220)를 통해 수신하며, 처리부(110)는 피하층(subcutaneous) 및 근막층(fascia)의 특정위치에서 반사된 수신신호를 이용하여 거리를 측정하고, 특정위치에 빔집속 자극을 위한 특정 위치 맞춤집속할 수 있다. 처리부(110)는 개인마다 다른 인체의 특정위치에서 수신된 수신신호를 이용하여 도달시간을 측정한 후, 속도를 나눠 거리를 산출하며, 산출된 거리값을 기반으로 특정위치에 송신을 빔집속 자극시키기 위한 특정위치 맞춤집속 기능을 제공할 수 있다.
처리부(110)는 개인별 특정위치에서 수신되는 수신신호의 도달시간과 신호 크기를 측정하여 송신 빔포밍을 제어하며, 트랜스듀서 인체접촉, 피부/근육 두께 및 온도변화에 대응하는 송신집속 오토 캘리브레이션 기능을 적용하여 송신신호를 맞춤집속할 수 있다. 이때, 처리부(110)는 송신집속 오토 캘리브레이션 기능을 기반으로, 펄스에코 반사신호들 중에서 최대 근막신호값을 판단하며, 측정된 깊이값을 기준으로 특정위치의 깊이에 따라 빔포밍값을 조절하여 송신신호를 설정할 수 있다.
송신집속 오토 캘리브레이션 기능이란, 첫 번째 단계로, MUT 어레이(200)를 이용하여 깊이별로 빔집속하고, 수신소자를 이용하여 펄스에코의 수신신호를 수신한다. 두 번째 단계로, 처리부(110)는 송신집속 깊이별 피하층 및 근막 신호의 측정깊이를 산출하고, 신호값을 측정한다. 세 번째 단계로, 처리부(110)는 송신집속 깊이별 펄스에코 수신신호들 중에서 최대 근막신호값을 판단하며, 이때 근막에 송신집속 매칭되는 경우, 신호를 최대로 하고, 빔포밍 시간지연 제어값으로 세팅하며, 신호 측정 깊이값을 기준으로 다른 깊이의 피하층 등 중요부위를 매핑할 수 있다. 네 번째 단계로, 처리부(110)는 세팅값을 기준으로 하여 관심부위(또는 특정위치) 깊이별로 빔포밍값 튜닝을 조절하여 송신신호를 설정할 수 있다.
또한, 처리부(110)는 도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 펄스 버스트(pulse burst)의 듀티(duty) 비를 조절하여 특정 바이오 주파수 자극 즉, 60Hz 내지 200kHz의 저주파 자극을 구현할 수 있다.
인가부(120)는 MUT 어레이(200)를 통해 송신신호를 인가한다. 예를 들면, 인가부(120)는 MUT 어레이(200)를 형성하는 진동소자들을 통해 5MHz 이하의 저주파 또는 5MHz 이상의 고주파를 인가하여 피부 내부의 적용 깊이로 초음파 빔을 집속시킬 수 있다. 실시예에 따라서, 인가부(120)는 처리부(110)에 의한 제어 커맨드에 기초하여, 기 설정된 초음파 빔의 송신시간에 따라 진동소자를 통해 저주파 또는 고주파와 함께 미세전류 및 LED를 동시에 인가함으로써, 효율적인 테라피 성능을 제공할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서 어레이의 예를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치(100)는 칩에 복수 개의 진동소자들로 구성된 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이(200)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 복수 개의 진동소자(201)들이 일정 간격으로 배열되어 채널(210)을 형성하며, MUT 어레이(200)는 복수의 채널(210)이 환형 형태로 배치된 형태인 것을 특징으로 한다. 실시예에 따라서, 각 채널(210)은 적어도 두 개 이상의 행으로 진동소자들이 배열될 수 있으나, 채널을 형성하는 진동소자의 개수는 한정하지 않는다.
진동소자(201)들로 형성된 복수 개의 채널(210) 각각에는 상부전극(211, 221) 및 하부전극(230, 231)이 연결된다. 여기서, MUT 어레이의 제1 위치(202) 및 제2 위치(203)에 배치된 채널(210)에는 송신을 위한 상부전극(211)이 연결되며, MUT 어레이의 중심부에 독립채널로 위치한 수신소자(220)는 수신을 위한 상부전극(221)이 연결된다. 이때, 제1 위치(202)에는 저주파 진동소자가 배치되며, 제2 위치(203)에는 고주파 진동소자가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 하부전극은 MUT 어레이(200)의 외곽 및 내곽과 중심부의 외곽에 환형 연결배선(230, 231)을 포함한다. 이에 따라서, 본 발명은 제1 위치(202)에 형성된 저주파 진동소자인 송신소자의 다채널 송신과 수신소자(220)의 수신의 접지를 분리(232)시킴으로써, 송신 접지부의 고증폭 수신신호 교란을 최소화할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 진동소자(201)들의 상부전극간 연결배선에 있어서, 상부전극(211, 221)에 의한 기준 연결배선(212)이 채널(210)과 채널(210) 사이에서 환형 형태로 배치되며, 본 발명은 기준 연결배선(212)을 기준으로, 기준 연결배선(212)에서 횡대 배열(또는 직렬 배열)된 형태의 전극배선인 상부전극간 병렬 연결배선(213)을 추가하여 길이 방향에 따른 신호전압 강하를 최소화하는 것을 특징으로 한다.
진동소자(201)들의 상부전극과 대응되는 하부전극간 연결배선에 있어서, 각 채널(210) 사이에 환형 형태로 배치된 상부전극간 기준 연결배선(212)과 교차되게 반지름 방향(또는 길이 방향)으로 하부전극간 연결배선(232)이 배치되며, 본 발명은 MUT 어레이(200)의 외곽 및 내곽과 중심부의 외곽에 환형 연결배선(230, 231)을 포함한다. 예를 들면, 제1 환형 연결배선(230)은 제1 위치(202)에 배치된 채널(210)들의 외곽과 내곽에 환형 형태로 배치되며, 제2 환형 연결배선(231)은 제2 위치(203)에 배치된 채널(210)들의 외곽에 환형 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라서, 본 발명은 하부전극간 전압강하를 최소화하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치의 동작방법을 흐름도로 도시한 것이다.
도 7의 방법은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 깊이별 다중집속 장치가 송신집속 오토 캘리브레이션 기능에 따라 동작하는 과정을 나타낸 것일 수 있다.
도 7을 참조하면, 단계 S710에서, 환형(Annular) 형태로 배치되며, 피부 내부의 적용 깊이에 따라 저주파 또는 고주파를 인가하는 복수 개의 진동소자들로 형성되는 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이를 통해, 피부 내부로 빔집속 송신한다. 단계 S710은 MUT 어레이의 송신소자들을 통해 피부 내부의 특정위치로 빔집속 송신할 수 있다.
단계 S720에서, MUT 어레이의 중심부에 위치하는 수신소자를 통해, 피부 내부의 특정위치에서 반사되는 펄스에코를 수신한다.
단계 S730에서, 수신신호를 이용하여 송신집속 깊이별 신호값을 산출하며, 산출 결과에 따라 송신신호를 맞춤집속한다. 단계 S730은 개인마다 다른 인체의 특정위치에서 수신된 수신신호를 이용하여 도달시간을 측정한 후, 속도를 나눠 거리를 산출하며, 산출된 거리값을 기반으로 특정위치에 송신을 빔집속 자극시키기 위한 특정위치 맞춤집속 기능을 제공할 수 있다. 이때, 단계 S730은 송신집속 깊이별 펄스에코 수신신호들 중 최대 근막신호값을 판단하며, 근막에 송신집속 매칭될 경우, 최대 신호의 빔포밍 시간지연 제어값으로 세팅할 수 있으며, 그때 신호 측정 깊이값을 기준으로 다른 깊이의 피하층등 중요부위를 매핑할 수 있다.
단계 S740에서, MUT 어레이를 통해 송신신호를 인가한다. 단계 S840은 세팅값을 기준으로 하여 특정위치 깊이별로 빔포밍값을 설정하여 송신신호를 인가할 수 있다.
이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (15)
- 피부 내부 자극을 통한 테라피를 위한 대면적 다채널의 초음파 깊이별 다중집속 장치에 있어서,
환형(Annular) 형태로 배치되며, 피부 내부의 적용 깊이에 따라 저주파 또는 고주파를 인가하는 복수 개의 진동소자들로 형성되는 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이를 포함하되,
상기 MUT 어레이는
진동소자의 채널별로 구성된 상부전극간 병렬 연결배선과 길이 방향으로 배치된 하부전극간 연결배선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제1항에 있어서,
상기 MUT 어레이는
복수 개의 진동소자들이 기 설정된 개수로 배열된 복수의 채널들로 구성되며, 각 채널은 적어도 두 개 이상의 행으로 진동소자들이 배열된 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제2항에 있어서,
상기 MUT 어레이는
채널과 채널 사이에 환형 형태로 형성된 진동소자의 상부전극간 기준 연결배선을 포함하며, 상기 상부전극간 기준 연결배선을 기준으로 횡대 배열되는 상기 상부전극간 병렬 연결배선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제3항에 있어서,
상기 MUT 어레이는
상기 상부전극간 기준 연결배선과 교차된 형태로, 진동소자의 하부전극을 연결하는 상기 하부전극간 연결배선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제4항에 있어서,
상기 하부전극은
길이 방향으로 복수의 채널들로 구성된 상기 진동소자를 연결하며, 상기 MUT 어레이의 외곽과 중심부의 외곽에 환형 연결배선을 구성하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제1항에 있어서,
상기 MUT 어레이는
중심부에 수신소자를 독립채널로 포함하는 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제6항에 있어서,
상기 수신소자는
상기 MUT 어레이의 가장자리에 배치된 다채널의 송신소자에 의해 발생된 펄스에코를 수신하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제7항에 있어서,
상기 송신소자의 다채널 송신과 상기 수신소자의 수신의 접지가 분리된 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제6항에 있어서,
상기 초음파 깊이별 다중집속 장치는
상기 수신소자로 수신된 수신신호를 이용하여 송신집속 깊이별 신호값을 산출하며, 산출 결과에 따라 송신신호를 맞춤집속하는 처리부; 및
상기 MUT 어레이를 통해 상기 송신신호를 인가하는 인가부
를 더 포함하는 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제9항에 있어서,
상기 처리부는
피부 내부의 피하층(subcutaneous) 및 근막층(fascia)을 포함하는 특정위치에서 반사된 상기 수신신호를 이용하여 거리를 측정하며, 상기 특정위치에 빔집속 자극을 위한 특정 위치 맞춤집속하는 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제10항에 있어서,
상기 처리부는
개인별 특정위치에서 수신되는 상기 수신신호의 도달시간과 신호 크기를 측정하여 송신 빔포밍을 제어하며, 트랜스듀서 인체접촉, 피부/근육 두께 및 온도변화에 대응하는 송신집속 오토 캘리브레이션 기능을 적용하여 상기 송신신호를 맞춤집속하는 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제11항에 있어서,
상기 처리부는
상기 송신집속 오토 캘리브레이션 기능을 기반으로, 펄스에코 반사신호들 중에서 최대 근막신호값을 판단하며, 측정된 깊이값을 기준으로 상기 특정위치의 깊이에 따라 빔포밍값을 조절하여 상기 송신신호를 설정하는 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제9항에 있어서,
상기 처리부는
초음파 펄스 버스트(pulse burst)의 듀티(duty) 비를 조절하여 특정 바이오 주파수 자극을 구현하는 것을 특징으로 하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 제1항에 있어서,
상기 진동소자는
저주파 진동소자 또는 고주파 진동소자를 포함하는, 초음파 깊이별 다중집속 장치. - 피부 내부 자극을 통한 테라피를 위한 대면적 다채널의 초음파 깊이별 다중집속 장치의 동작방법에 있어서,
환형(Annular) 형태로 배치되며, 피부 내부의 적용 깊이에 따라 저주파 또는 고주파를 인가하는 복수 개의 진동소자들로 형성되는 마이크로머시닝된 초음파 트랜스듀서(Micro-machined Ultrasonic Transducer, MUT) 어레이를 통해, 피부 내부로 빔집속 송신하는 단계;
상기 MUT 어레이의 중심부에 위치하는 수신소자를 통해, 피부 내부의 특정위치에서 반사되는 펄스에코를 수신하는 단계;
수신신호를 이용하여 송신집속 깊이별 신호값을 산출하며, 산출 결과에 따라 송신신호를 맞춤집속하는 단계; 및
상기 MUT 어레이를 통해 상기 송신신호를 인가하는 단계
를 포함하는 초음파 깊이별 다중집속 장치의 동작방법.
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