KR101204369B1 - 초음파 치료 도포기 - Google Patents

초음파 치료 도포기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하우징(1)을 포함하는 초음파 치료 도포기를 개시하며, 하우징은 초음파 트랜스듀서(4)를 수용한다. 하우징은 그의 일단에 개구를 가지며, 이 개구는 에너지 전도창(2)에 의해서 밀봉되고, 초음파 트랜스듀서로부터의 초음파는 에너지 전도창(2)을 통해서 외부로 방사된다. 하우징은 공기 입구(12)와 공기 출구(11)를 가짐으로써, 공기 입구와 공기 출구 사이의 공동에 의해서 냉각 공동(cooling cavity)이 형성되며, 트랜스듀서의 작동시에 발생한 열은 냉각 공동을 통해서 공기 출구로부터 방출된다.

Description

초음파 치료 도포기{ULTRASONIC THERAPY APPLICATOR}
본 발명은 초음파 치료에 관한 것으로, 특히 초음파 치료 도포기에 관한 것이다.
전통적인 초음파 치료의 기술분야에 있어서, 치료 도포기의 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer)는 치료 도포기를 사용하는 동안에 다량의 열을 발생시킨다. 그런데, 적시에 열이 방산되지 않으면, 환자는 화상을 입을 우려가 있으며, 치료 도포기의 수명, 특히 초음파 트랜스듀서의 수명에 영향을 준다.
일반적으로, 치료 도포기의 온도가 너무 높아지는 것을 막으려면, 낮은 전력으로, 또는 트랜스듀서를 냉각하기 위해 일정한 간격으로 초음파 트랜스듀서를 사용할 필요가 있다. 상술한 문제를 해결하기 위해, 가령 특허문헌 1에 있는 초음파 치료기기 같은 물 순환식 냉각시스템(water cycling cooling system)이 치료 도포기에 구비되어 있다. 시스템 내의 순환수는 트랜스듀서에 의해 발생한 열을 빼앗기 위한 냉각액으로서의 역할을 하며, 초음파 냉각이 잘 실행되도록 기능하는 초음파 결합제(coupling agent)로서의 역할도 한다. 그러나, 물 순환식 냉각시스템은 파이프라인이 노후화되거나 손상되기 쉽고, 유지보수가 어려우며, 많은 부피를 차지하는 등의 단점을 갖는다. 게다가, 순환수의 밀봉은 초음파 치료 분야에 있어서 그동안 해결되지 않은 과제로 남아 있다.
특허문헌 1: 중국특허번호 제 ZL 01144259.X호
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 냉각매체로서 어떤 순환액을 사용하지 않고도 초음파 트랜스듀서에 의해서 발생된 열을 적시에 방산시킬 수 있는 초음파 치료 도포기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 기술적인 과제를 해결하기 위한 기술적인 해결방안으로 본 발명은 하우징을 포함하는 초음파 치료 도포기를 제공하며, 하우징은 초음파 트랜스듀서를 수용한다. 하우징의 일단에는 개구가 있으며, 이 개구는 에너지 전도창(energy conducting window)에 의해서 밀봉되고, 초음파 트랜스듀서로부터의 초음파는 에너지 전도창을 통해서 외부로 방사된다. 여기에서, 하우징은 공기 입구와 공기 출구를 가짐으로써, 공기 입구와 공기 출구 사이의 공동에 의해서 냉각 공동(cooling cavity)이 형성되며, 작동시에 트랜스듀서에 의해서 발생한 열은 냉각 공동을 통해서 공기 출구로부터 방출된다.
본 발명에서, 상기 냉각 공동은 하우징 내의 공기 입구와 공기 출구 사이에 형성된다.
상기 초음파 트랜스듀서는 평판형 초음파 트랜스듀서 또는 구형 초음파 트랜스듀서일 수 있다. 하우징의 개구는 부드러운 표면을 갖고 있고, 음향 투과재(acoustically transparent material)로 제조된 에너지 전도창에 의해서 밀봉된다.
하우징의 바닥과 초음파 트랜스듀서 사이에는 냉각유닛이 구비되어 있다. 드랜스듀서에 의해서 발생한 열을 방산시키기 위한 상기 냉각유닛은 순환액을 채용하지 않으며, 이는 다양한 형태를 가질 수 있는데, 다음에 나타낸 2가지 바람직한 형태가 있다.
한가지 형태는 상기 냉각유닛이 축류팬(axial flow fan)을 채용하는 것으로, 이 팬은 상기 초음파 트랜스듀서의 방사면 배면측(back side)에 장착된다.
공기 출구와 공기 입구는 모두 상기 하우징의 측벽에 구비되며, 공기 출구는 상기 초음파 트랜스듀서의 방사면 반대측에 근접해서 구비되는 것이 바람직하고, 공기 입구는 공기 출구로부터 떨어져서 구비된다. 보다 바람직하게는, 다수의 공기 입구와 다수의 공기 출구를 각각 채용할 수 있다. 축류팬의 사용시에 공기 입구와 공기 출구를 통해서 찬공기(cold air)의 흡입 및 더운공기(hot air)의 방출이 각각 실행되므로, 초음파 치료 도포기의 내부에는 상대적으로 서로 독립적인 입구 채널과 출구 채널이 형성된다.
다른 형태는 상기 냉각유닛이 순차로 연결된 냉각기(refrigerator) 및 방열기를 구비하는 것이다. 상기 냉각기는 상기 초음파 리듀서의 냉각을 위해서 상기 초음파 리듀서의 방사면 배면측에 구비되고, 상기 방열기는 냉각기에 대한 열방산(방열)을 실행하기 위해 사용한다. 열전도재로 제조된 배판(backing)은 상기 초음파 트랜스듀서와 냉각기 사이에 구비되는 것이 바람직하다. 구형 초음파 트랜스듀서의 경우는, 그의 형상으로 인해서 냉각기와 완전히 접촉 상태를 유지할 수 없기 때문에, 배판은 초음파 트랜스듀서와 냉각기 사이에 구비될 수 있는 것이 바람직하다. 냉각기를 채용하여 배판을 효과적으로 냉각하기 위해, 배판의 상부면과 하부면은 초음파 트랜스듀서의 표면 및 냉각기의 표면과 각각 적절히 접촉을 유지하고 있다. 평탄형 초음파 트랜스듀서의 경우는, 배판 없이 냉각기와 직접 접촉을 유지할 수 있다. 그러나, 배판의 사용으로 냉각기의 냉각효과는 더 좋아질 수 있다. 초음파 트랜스듀서와 배판 사이, 배판과 냉각기 사이, 및 냉각기와 방열기 사이에는 열전도 실리콘 그리스를 도포하는 것이 바람직하다(배판을 사용하지 않는 경우, 열전도 실리콘 그리스는 초음파 트랜스듀서와 냉각기, 및 냉각기와 방열기 사이에 도포한다).
여기에서, 상기 배판은 구리재(copper material)로 제조되며, 상기 냉각기는 반도체 냉각기이다. 상기 방열기는 높은 열전도 성능을 갖는 금속재로 제조된다.
축류팬은 상기 방열기의 방열방향을 따라서 구비되는 것이 보다 바람직하다.
냉각유닛에서 축류팬을 사용하지 않을 경우, 공기 입구는 공기 출구와 확실히 구별되지 않으며, 더운공기는 각 공기 입구나 공기 출구를 통해서 외기와 열교환된다. 냉각유닛이 축류팬을 가질 경우, 찬공기의 흡입 및 더운공기의 방출은 각각 공기 입구와 공기 출구에 의해서 실행되므로, 초음파 치료 도포기의 내부에는 상대적으로 서로 독립적인 입구 채널과 출구 채널이 형성된다. 다수의 공기 입구와 다수의 공기 출구를 각각 채용할 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초음파 트랜스듀서와 에너지 전도창 사이에 결합제를 채움으로써, 초음파 트랜스듀서에 의해 방사된 초음파는 에너지 전도창을 통해서 인간 신체로 들어갈 수 있다. 상기 결합제는 진공 탈가스화(vacuum degassing)에 의해서 처리한 초음파 결합매질(coupling medium)이다.
본 발명에 따르는 초음파 치료 도포기는 냉각유닛으로서 액순환 장치를 채용하지 않으며, 초음파 트랜스듀서에 의해 발생한 열은 적시에 방산될 수 있다. 냉각 공동으로서의 역할을 하는 하우징 내의 공동은 방열용 채널이며, 냉각유닛은 하우징의 바닥과 초음파 트랜스듀서 사이에 구비되어 있다. 그러므로, 초음파 트랜스듀서의 작동시에 발생한 열에 의해서 환자가 화상을 입는 것을 방지할 수 있으며, 초음파 트랜스듀서는 비교적 장기간 동안 정상적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따르는 도포기의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따르는 도포기의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따르는 도포기의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따르는 도포기의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
다음의 실시예는 본 발명의 비제한적인 실시예이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 초음파 치료 도포기는 초음파 트랜스듀서(4)와 냉각유닛을 구비하는 하우징(1)을 포함한다. 하우징(1)은 상부에 개구를 갖고 내부 공동을 가지며, 개구는 에너지 전도창(2)에 의해서 밀봉된다. 초음파 트랜스듀서(4)로부터의 초음파는 에너지 전도창(2)을 통해서 외부로 방사된다.
본 실시예에서, 하우징(1)의 개구는 부드러운 표면을 갖고 있고, 단단하거나 유연한 음향 투과재로 만들어진 에너지 전도창(2)에 의해서 밀봉된다. 초음파 트랜스듀서(4)는 평판형 초음파 트랜스듀서를 적용하였는데, 이는 에너지 전도창(2) 근처에서 하우징(1) 개방단의 공동에 장착된다. 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면은 치료를 위한 초음파를 방사하기 위해 에너지 전도창(2)과 실제로 대면하고 있다.
하우징(1)의 측벽에는 공기 입구(12)와 공기 출구(11)가 개구되어 있다. 공기 입구(12)와 공기 출구(11)는 모두 하우징의 측벽에 초음파 트랜스듀서(4) 옆에 구비된다. 하우징(1)에 구비되는 공기 입구(12)는 외부의 찬공기를 내부로 흡입하여 초음파 트랜스듀서(4)를 냉각하는 것으로, 하우징(1)의 바닥에 인접해 있고 하우징(1)의 측벽상에 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면 반대측과 공기 출구(11)로부터 떨어져서 구비된다. 하우징(1)에 구비되는 공기 출구(11)는 초음파 트랜스듀서(4)의 작동시에 발생한 열을 방출함으로써 하우징 내에 형성된 더운공기를 대기 중으로 방출하는 것으로, 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면 반대측 부근에 있다. 공기 입구(12)와 공기 출구(11) 사이의 공동에 의해서 냉각 공동이 형성된다.
에너지 전도창(2)과 초음파 트랜스듀서(4) 사이에는 결합제(3)가 채워져 있다. 결합제(3)는 진공 탈가스화에 의해서 처리된 초음파 결합매질로 만들어져 있으며, 초음파 트랜스듀서(4)에 의해서 방사된 치료를 위한 초음파가 치료 위치에 성공적으로 도달될 수 있도록 한다.
신호선(5)은 하우징(1)의 외부로부터 도입된다. 신호선(5)의 외부단은 초음파 드라이버(도면에는 도시되어 있지 않음)에 연결되고, 신호선(5)의 선단은 초음파 트랜스듀서(4)에 용접된다. 초음파 드라이버는 신호선(5)을 통해서 초음파 트랜스듀서(4)를 구동하여 이를 작동시킨다.
본 발명에서, 냉각유닛은 하우징(1)의 바닥과 초음파 트랜스듀서(4) 사이에 구비되는 축류팬(6)을 채용한다. 이 팬은 초음파 트랜스듀서(4)의 작동에 의해서 발생한 열을 공기 출구(11)를 통해서 방출하기 위해 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면 배면측에, 그리고 하우징(1)의 바닥 근처에 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 초음파 트랜스듀서(4)는 구형 쉘타입(shell type) 초음파 트랜스듀서를 적용한다. 평판형 초음파 트랜스듀서와 비교하여, 상기 구형 초음파 트랜스듀서는 자기 초점식(self-focused) 초음파를 만들 수 있다.
본 실시예에서 기타 다른 부품의 구조는 실시예 1의 구조와 동일하며, 여기서 그에 대한 설명은 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 초음파 트랜스듀서(4)는 구형 초음파 트랜스듀서를 적용한다. 냉각유닛은 배판(9), 냉각기(8), 방열기(7) 및 축류팬(6)을 구비한다. 배판(9)은 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면 배면측에 구비되고, 배판의 상부면과 하부면은 냉각기(8)의 표면 및 초음파 트랜스듀서(4)의 표면과 각각 접촉상태를 유지한다. 배판(9)은 초음파 트랜스듀서(4)로부터의 열을 냉각기(8)로 전도하기 위해 높은 열전도성을 갖는 재질로 제조된다. 냉각기(8)는 배판(9)과 초음파 트랜스듀서(4) 사이에서 인터페이스 반대측 면에 밀착되는 반도체 물질로 제조되며, 배판(9)을 냉각시킨다. 방열기(7)는 냉각기(8)와 배판(9) 사이에서 인터페이스 반대측 면에 밀착되어 냉각기(8)에 대한 방열을 실행하므로, 전체 냉각유닛의 냉각효과가 향상된다. 축류팬(6)은 방열기(7)와 냉각기(8) 사이에서 인터페이스의 반대측 면에 구비되며, 하우징(1)의 바닥에 밀착된다. 초음파 트랜스듀서(4)와 배판(9) 사이, 배판(9)과 냉각기(8) 사이, 및 냉각기(8)와 방열기(7) 사이에는 열전도 실리콘 그리스가 도포된다.
작동하는 동안, 초음파 드라이버(도면에는 도시되어 있지 않음)로부터의 신호에 의해 초음파 트랜스듀서(4)가 구동되어, 신호선(5)을 통해 치료를 위한 초음파가 발생한다. 초음파 트랜스듀서(4)에 의해서 발생한 열은 배판(9)에 전도되며, 반도체 냉각기(8)는 배판(9)을 직접 냉각시키고, 더운공기는 방열기(7)와 축류팬(6)의 작동 하에, 공기 출구(11)를 통해서 초음파 치료 도포기 밖으로 방출된다.
본 실시예에서 채용한 반도체 냉각기(8)는 정확한 온도 제어, 높은 신뢰성, 낮은 고장률, 및 200,000시간 이상의 사용 수명을 보장하면서, 실온 아래의 5℃까지 온도를 낮출 수 있다. 축류팬(6)은 신속히 열을 방산시킨다.
본 실시예의 냉각유닛을 채용하여 초음파 트랜스듀서(4)를 효과적으로 냉각할 수 있으며, 냉각 프로세서에서 냉각액은 사용하지 않는다.
본 실시예에서 기타 다른 부품의 구조는 실시예 2의 구조와 동일하며, 여기서 그에 대한 설명은 생략한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 실시예 3과 비교하여, 축류팬(6)을 사용하지 않는 점을 제외하면, 본 실시예에서 기타 다른 부품의 구조는 실시예 3의 구조와 동일하며, 여기서 그에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예의 냉각유닛에서는 어떤 축류팬(6)도 사용하지 않기 때문에, 공기 입구(12)의 기능은 공기 출구(11)의 기능과 명백히 구분되지 않는다. 더운공기는 공기 입구(12)뿐만 아니라 공기 출구(11)를 통해서 외기와 열교환될 수 있다.
1-하우징, 11-공기 출구, 12-공기 입구, 2-에너지 전도창, 3-결합제, 4-초음파 트랜스듀서, 5-신호선, 6-축류팬, 7-방열기, 8-냉각기, 9-배판

Claims (13)

  1. 초음파 트랜스듀서(4)를 수용하고 그의 일단에 개구를 갖는 하우징(1)을 포함하며, 개구는 에너지 전도창(2)에 의해서 밀봉되고, 초음파 트랜스듀서로부터의 초음파는 에너지 전도창(2)을 통해 외부로 방사되는 초음파 치료 도포기에 있어서,
    하우징(1)은 공기 입구(12)와 공기 출구(11)를 가지며, 공기 입구(12)와 공기 출구(11)는 모두 하우징의 측벽에 초음파 트랜스듀서(4) 옆에 구비되고,
    공기 출구(11)는 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면 반대측에 근접해서 구비되며, 공기 입구(12)는 하우징(1)의 측벽상에 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면 반대측과 공기 출구(11)로부터 떨어져서 구비되고,
    공기 입구와 공기 출구 사이에 냉각 공동이 형성되며, 작동시에 초음파 트랜스듀서(4)에 의해서 발생한 열은 냉각 공동을 통해서 공기 출구(11)로부터 방출되고,
    상기 초음파 트랜스듀서(4)와 에너지 전도창(2) 사이에는 결합제(3)가 채워지는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  2. 제 1항에 있어서, 하우징의 바닥과 초음파 트랜스듀서 사이에 냉각유닛이 구비되고, 상기 냉각유닛은 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면 배면측에 장착되는 축류팬(6)을 채용하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 하우징의 바닥과 초음파 트랜스듀서 사이에 냉각유닛이 구비되고, 상기 냉각유닛은 순차로 연결된 냉각기(8) 및 방열기(7)를 구비하고, 상기 냉각기(8)는 초음파 트랜스듀서를 냉각하기 위해서 초음파 트랜스듀서(4)의 방사면 반대측에 구비되며, 상기 방열기(7)는 냉각기(8)에 대한 열방산(방열)을 실행하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 냉각기(8)와 초음파 트랜스듀서(4) 사이에 배판(backing)(9)이 구비되고, 배판(9)은 열전도재로 제조되며, 배판의 상부면과 하부면은 냉각기(8) 및 초음파 트랜스듀서(4)와 각각 접촉을 유지하며, 배판(9)은 냉각기(8)에 의해서 냉각되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 배판(9)은 구리재로 제조되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  7. 제 5항에 있어서, 초음파 트랜스듀서(4)와 배판(9) 사이, 배판(9)과 냉각기(8) 사이, 및 냉각기(8)와 방열기(7) 사이에는 열전도 실리콘 그리스가 도포되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  8. 제 4항에 있어서, 초음파 트랜스듀서(4)와 냉각기(8) 사이, 및 냉각기(8)와 방열기(7) 사이에는 열전도 실리콘 그리스가 도포되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 방열기(7)의 방열 방향을 따라서 축류팬(6)이 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 냉각기(8)는 반도체 냉각기를 채용하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 결합제는 진공 탈가스화(vacuum degassing)에 의해서 처리한 초음파 결합매질(coupling medium)을 이용하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  12. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 초음파 트랜스듀서(4)는 평판형 초음파 트랜스듀서 또는 구형 쉘타입(shell type)의 초음파 트랜스듀서를 이용하는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
  13. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(1)의 개구는 부드러운 표면을 갖고 있고, 음향 투과재(acoustically transparent material)로 제조되는 에너지 전도창(2)에 의해서 밀봉되는 것을 특징으로 하는 초음파 치료 도포기.
KR1020107013941A 2007-12-26 2008-06-20 초음파 치료 도포기 KR101204369B1 (ko)

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