[논문]미용 치료 헬스케어를 위한 고강도 집속 초음파 장치 개발 연구

이우철; 고윤석

doi:10.13067/jkiecs.2016.11.12.1259

미용 치료 헬스케어를 위한 고강도 집속 초음파 장치 개발 연구
A Study on the Development of High-intensity focused Ultrasound Device for the Beauty Treatment Health Care 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.11 no.12, 2016년, pp.1259 - 1264

이우철 (을지대학교 의료공학과) , 고윤석 (남서울대학교 전자공학과)

초록
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초음파 치료는 회복속도가 빠르고 안전하다는 이유로 피부거상치료와 관련된 미용분야에서 큰 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 미용치료를 위한 고강도 집속 초음파 장치의 출력회로를 개발하였다, 고강도 집속 초음파 시스템의 미용치료분야에 대한 적용 가능성을 확인하기 위해 수중 청음기를 이용하여 3 차원 초음파 강도 에너지를 측정 분석하였다, 고강도 집속 초음파장치에 의해 미용 치료에 유용함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Ultrasonic therapy has received great attention in the field of cosmetics related to the treatment of skin thickening because of its fast recovery and safety. In this study, an output circuit of a high intensity focused ultrasound system was developed for the treatment of beauty. To verify the applicability of the high intensity focused ultrasound system to the cosmetic treatment field, we measured and analyzed the 3D ultrasound intensity energy using a hydrophone. And high-intensity focused ultrasound devices were found to be useful for cosmetic treatment.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구애서는 미용치료를 위한 고장도 집 속형 초음파 출력부를 개발하는 것을 목표로 한다. 그리고 개발된 고장도 집속 초음파 시스템의 미료치료 분야에 대한 적용 가능성을 확인하기 위해 수중 청음기를 이용하여 3차원 초음파 강도 에너지를 측정, 분석한다.
본 연구애서는 미용치료를 위한 고장도 집속형 초음파 출력부를 개발하였다. 측정장치(‘AIMSⅢ with Soniq 5.

제안 방법

고강도 집속 초음파 트랜스듀서는 그림 2와 같이 22mm의 반원구 형태로 PZT 압전 세라믹 소재로 중심 주파수가 4.5MHz ± 0.2MHzFH, 50Ω 임피던스, 곡률반경 R=16, 집속도가 90%, 최대 30w 출력이 가능한 초음파 진동자를 설계 제작하여 실험하였다.
따라서 본 연구애서는 미용치료를 위한 고장도 집 속형 초음파 출력부를 개발하는 것을 목표로 한다. 그리고 개발된 고장도 집속 초음파 시스템의 미료치료 분야에 대한 적용 가능성을 확인하기 위해 수중 청음기를 이용하여 3차원 초음파 강도 에너지를 측정, 분석한다.
0 Software')의 고정부에 하이드로폰 (Hydrophone)센서를 고정시킨 후, 초음파 출력부에서 내보내는 초음파강도는 1J로 고정한 후, 수중 청음기를 이용하여 니들 센서의 움직임에 따라 3차원 초음파 강도 에너지를 측정하였다. 그리고 세기의 변화를 3D 그래프로 도식화하여 시각화하였다. 실험결과를 통해서 개발된 고장도 집속 초음파 시스템의 적용 가능성을 확인할 수 있었다,
증폭되어진 신호는 Push- Full FET 병렬방식의 초음파 출력부에서 초음파 트랜스듀서를 통해 고강도 집속 초음파 에너지를 출력하게 된다. 또한 고강도 집속 초음파 장치의 제어를 위해 그림3과 그림4, 그림 5와 같이 제어 프로그램 구성하여 구현하여 제어 하였다.
측정장치(‘AIMSⅢ with Soniq 5.0 Software')의 고정부에 하이드로폰 (Hydrophone)센서를 고정시킨 후, 초음파 출력부에서 내보내는 초음파강도는 1J로 고정한 후, 수중 청음기를 이용하여 니들 센서의 움직임에 따라 3차원 초음파 강도 에너지를 측정하였다.
폰과 니들과의 거리는 최대한 밀착하여 가깝게 측정하였으며, X,Y,Z축의 이동(‘마이크로니들센서의 하강‘)에 따른 강도의 변화를 소프트웨어(Soniq 5.0 Software)을 통하여 결과 값을 측정하였다.

성능/효과

그리고 세기의 변화를 3D 그래프로 도식화하여 시각화하였다. 실험결과를 통해서 개발된 고장도 집속 초음파 시스템의 적용 가능성을 확인할 수 있었다,
그래프의 Y축은 VRMS(실효값)로서 이 값이 클수록 열에너지가 높은 것을 의미한다. 즉, 색의 변화량이 적색계통에서 백색계통으로 이동 할수록 열에너지의 크기는 증가됨을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고강도 집속형 초음파란 무엇인가?	초음파는 이를 발생시키는 세라믹의 형상을 원구형 (Concave)으로 만들 경우 원구의 중심으로 초음파가 집속되고, 이때 일정한 형태의 에너지 분포를 가지게 되는데 이를 고강도 집속형 초음파(HIFU, High Intensity Focused Ultrasound)라고 한다. 초음파가 집속되는 원구의 중심을 초점(Focal point)이라고 하며, 초음파의 에너지 분포를 초점의 크기라고 부른다.
	고강도 집속형 초음파수술기는 어떤 질병의 치료에 사용되고 있나?	응고된 조직의 크기는 초음파 에너지 및 초점의 크기에 의해 결정된다. 이러한 원리를 이용하는 고강도 집속형 초음파수술기(High Intensity Focused Ultrasound surgical unit, HIFU)는 온열처리 방식으로 치료할 수 있는 장비로써 인체에 상처나 부작용을 남기지 않고, 고통을 수반하지 않는 선택적 국소암 치료 방법을 제공하여, 현재 유방암, 자궁암, 자궁 근종, 간암 등의 치료에 사용되고 있다. 외과적인 수술 방법에 비하여 환자의 회복 속도가 빠르며, 안전하다는 인식으로 인하여 그 수요가 늘어나고 있다[1-3].
	고강도 집속형 초음파수술기의 수요가 늘어나고 있는 이유는?	이러한 원리를 이용하는 고강도 집속형 초음파수술기(High Intensity Focused Ultrasound surgical unit, HIFU)는 온열처리 방식으로 치료할 수 있는 장비로써 인체에 상처나 부작용을 남기지 않고, 고통을 수반하지 않는 선택적 국소암 치료 방법을 제공하여, 현재 유방암, 자궁암, 자궁 근종, 간암 등의 치료에 사용되고 있다. 외과적인 수술 방법에 비하여 환자의 회복 속도가 빠르며, 안전하다는 인식으로 인하여 그 수요가 늘어나고 있다[1-3].

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