KR101394214B1 - 수랭식 냉각 구조를 갖는 초음파 시술 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수랭식 냉각 구조를 갖는 초음파 시술 장치에 관한 것으로,
보다 상세하게는 초음파를 이용한 시술 장치에 있어서, 초음파가 변화되어 발생되는 교체용 카트리지의 사용 수명을 증가시킬 수 있도록 카트리지가 장착되는 프로브 본체에 수랭식 냉각 구조를 도입한 초음파 시술 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 초음파 시술 장치는 음파 변환용 트랜스듀서와, 카트리지 피씨비가 내장된 카트리지; 상기 카트리지가 탈착되며, 메인 피씨비가 내장된 프로브 본체; 및 상기 프로브 본체 내부에 결합되는 열전 모듈과, 상기 열전 모듈이 장착되며 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 순환부를 갖는 냉각챔버로 구성된 냉각 수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 따른 초음파 시술 장치는 종래의 도끼형 초음파 시술 장치에 비하여 카트리지 사용 수명이 연장되고, 시술 부위에 대한 접근성이 향상되어 안정적인 시술이 가능하고 이에 따라 초음파의 출력 강도, 횟수, 깊이 조절 등이 용이하여 시술 효과가 증대되며, 특히 인체의 안면부에 발생된 점, 기미, 주근깨, 여드름 등 잡티 제거 효과가 뛰어나다.

Description

수랭식 냉각 구조를 갖는 초음파 시술 장치{HIGH INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND APPARATUS}

본 발명은 수랭식 냉각 구조를 갖는 초음파 시술 장치에 관한 것으로,

보다 상세하게는 초음파를 이용한 시술 장치에 있어서, 초음파가 변화되어 발생되는 교체용 카트리지의 사용 수명을 증가시킬 수 있도록 카트리지가 장착되는 프로브 본체에 수랭식 냉각 구조를 도입한 초음파 시술 장치에 관한 것이다.

종래에는 피부 리프팅, 잡티 제거 등의 피부과 치료뿐만 아니라, 암 치료 등에 외과적인 수술을 하지 않는 시술 장치로써, 레이저를 이용한 시술 장치를 기반으로 점차 발달되어 왔다.

그러나 최근 들어, 레이저보다 발달된 형태의 초음파를 이용한 시술 장치가 각광을 받고 있는 추세이다.

특히 고강도 집속형 초음파(HIFU; High Intensity Focused Ultrasound)를 이용한 시술 장치가 널리 사용되고 있는데,

상기 기술은 본래 비침습적으로 내부 장기 종양을 선택적으로 고온 응고시켜 암세포를 파괴하는 항암치료 목적으로 사용되었으나, 피부 리프팅, 잡티 제거, 비만 치료 등의 피부과 치료 등에 널리 활용되고 있다.

초음파 시술 장치에 관한 종래 기술로써, 대한민국 공개특허 제10-2008-0018989호(2008.02.29.) "지방 조직을 파괴하기 위한 장치 및 방법"이 있는데,

상기 발명은 적어도 하나의 초음파 변환기를 갖는 스캔 헤드와, 스캔 헤드를 기지하기 위한 현수장치와, 초음파 변화기를 제어하기 위한 제어기로 구성되어 초음파 에너지로 피하 지방을 조직 변형 시켜 비침습적으로 비만을 지료하는 장치에 관한 것이다.

다른 종래 기술로써, 대한민국 공개특허 제10-2011-0091832호(2011.08.12.) "조직 이미징 및 치료 시스템"이 있는데,

상기 발명은 손으로 작동하는 핸드 완드와, 초음파 트랜스듀서가 있는 착탈식 에미터-리시버 모듈과, 핸드완드와 연결되어 이미징 모드에서 피부 영상을 디스플레이에 표시하고 치료 모드에서 피부 표면 아래 3cm~4.5cm(SMAS층)를 초음파로 쏘아 피부에 탄력을 갖게 하고 주름을 개선하는 장치에 관한 것이다.

또 다른 종래 기술로써, 대한민국 등록특허 제10-1177691호(2012.08.22.) "고강도 집속형 초음파를 이용한 비침습성 피하지망 감소 장치의 3축 제어 헤드"가 있는데,

상기 발명은 헤드 몸체와, 내부에 트랜스듀서가 장착되고 액체가 밀봉되어 있으며 상기 헤드 몸체에 착탈 가능하게 결합되어 헤드 몸체의 3차원 스캔 명령에 따라 고강도 집속형 초음파로 피하지방을 괴사시키는 카트리지로 구성된 시술 장치에 관한 것이다.

그밖에 다른 종래 기술로써, 대한민국 등록특허 제10-1307551(2013.09.05.) "초음파 장치의 핸드피스"가 있는데,

상기 발명은 본체 하우징과, 본체 하우징에 실장되어 트랜스듀서를 축방향으로 이송하기 위한 액츄에이터와, 본체 하우징에 장착되는 작동버튼과, 컨트롤러 본체의 제어에 따라 액츄에이터를 작동시키고, 작동버튼의 온/오프에 따라 트랜스듀서에 전원을 공급 및 차단하여 트랜스듀서로부터 감지된 신호를 입력받아 컨트롤러 본체로 전송하는 핸드피스 메인 기판으로 구성된 핸드피스 본체와, 상기 핸드피스 본체에 장탈착되는 카트리지로 이루어지느 초음파 장치에 관한 것이다.

상기 종래 기술들은 카트리지를 교체용으로 구비되어 카트리지가 소비재로써 사용된다. 여기서 카트리지란 초음파 변환을 위한 트랜스듀서와, 피씨비 등이 실장된 부품을 말하는데, 일반적으로 상기 카트리지는 약 10000~100000번의 사용수명을 갖는다.

그런데 상기 종래 기술들은 복잡한 내부 구성으로 인하여 상기 카트리지의 트랜스듀서와 피씨비에서 발생하는 발열을 해소기 어렵기 때문에, 발열에 의하여 상기 카트리지가 손상되어 실질적으로 사용할 수 있는 한도가 줄어들어 카트리지 교체에 따른 비용 부담이 큰 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

초음파 시술 장치의 프로브 내에서 발생하는 발열을 효과적으로 해소하여 카트리지의 사용 수명을 증대시킬 수 있고, 특히 시술 부위에 상관없이 접근이 용이하여 시술 깊이에 따라 초음파의 출력 강도, 횟수, 깊이 조절에 따른 시술 효과를 증대시킬 수 있도록 카트리지가 탈착되도록 결합되는 프로브 본체에 열전 모듈과, 상기 열전 모듈에 접촉되도록 결합되며 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 순환부를 갖는 냉각챔버로 구성된 냉각 수단을 도입하여 수랭식 냉각 구조를 갖는 초음파 시술 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 카트리지 자체에서 발생하는 발열이 상기 프로브 본체로 전달되어 상기 수랭식 냉각 수단을 통한 발열 해소 효율이 증대되도록, 상기 카트리지와 상기 프로브 본체 상호간에 열전달이 이루어지도록 하는 결합부재를 포함하는 냉각 수단을 구비한 초음파 시술 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이어서 본 발명은 수랭식 냉각 구조만이 아니라, 공랭식 냉각 구조를 차용하여 냉각 효율을 증대시킬 뿐만 아니라, 시술 장치의 프로브 전체에 걸친 열전달이 효율적으로 이루어져 수랭식 냉각 수단을 통한 효과적인 냉각이 가능하도록 메인 피씨비가 수용되며 상기 열전 모듈에 접촉하도록 결합되어, 상기 메인 피씨비와 상기 열전 모듈 상호간에 열전달이 이루어지도록 하는 냉각케이싱으로 포함하고, 상기 냉각케이싱 내부에 프로브 본체의 하우징 외부와 연통되는 공기순환부를 포함하여 이루어지는 초음파 시술 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 초음파 시술 장치는

음파 변환용 트랜스듀서와, 카트리지 피씨비가 내장된 카트리지;

상기 카트리지가 탈착되며, 메인 피씨비가 내장된 프로브 본체; 및

상기 프로브 본체 내부에 결합되는 열전 모듈과, 상기 열전 모듈이 장착되며 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 순환부를 갖는 냉각챔버로 구성된 냉각 수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 초음파 시술 장치에서 상기 카트리지는 상기 프로브 본체에 결합되면서 상기 프로브 본체와 상기 카트리지 상호간에 열전달이 이루어지도록 하는 결합부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 초음파 시술 장치에서 상기 냉각수단은 상기 메인 피씨비가 수용되며 상기 열전 모듈에 접촉하도록 결합되어, 상기 메인 피씨비와 상기 열전 모듈 상호간에 열전달이 이루어지도록 하는 냉각케이싱을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 초음파 시술 장치에서 상기 냉각케이싱은 상기 프로브 본체의 하우징 외부와 연통되어 내부에 수용된 상기 메인 피씨비를 냉각시키는 공기순환부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초음파 시술 장치는 종래의 도끼형 초음파 시술 장치에 비하여 시술 부위에 대한 접근성이 향상되어 안정적인 시술이 가능하고 이에 따라 초음파의 출력 강도, 횟수, 깊이 조절 등이 용이하여 시술 효과가 증대되며, 특히 인체의 안면부에 발생된 점, 기미, 주근깨, 여드름 등 잡티 제거 효과가 뛰어나다.

프로브 본체 내부에 열전 모듈과, 상기 열전 모듈이 장착되며 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 순환부를 갖는 냉각챔버로 구성된 냉각 수단을 도입함으로써, 고온의 발열을 수랭식으로 냉각시켜 카트리지의 사용 수명을 증대시켜 잦은 카트리지 교체에 따른 비용 부담을 해소할 수 있다.

또 본 발명에 따른 초음파 시술 장치는 카트리지와 프로브 본체 상호간에 연절달이 이루어지도록 하는 결합부재를 카트리지에 도입하여, 카트리지 자체에서 발생하는 발열이 상기 프로브 본체로 전달되므로 상기 수랭식 냉각 수단을 통한 발열 해소 효율을 증대시킬 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 초음파 시술 장치는 메인 피씨비가 수용되면 상기 열전 모듈에 접촉하도록 결합되는 냉각케이싱을 도입하고, 상기 냉각케이싱 내부에 공기 순환을 통한 공랭식 공기순환부를 구비함으로써, 수랭식 냉각 수단과 더불어 공랭식 냉각 수단을 통한 발열 해소 효율을 극대화하고, 초음파 시술 장치의 프로브 전반에 걸친 열전달 효과를 향상시켜 효과적인 냉각이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 시술 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 시술 장치의 프로브를 도시한 외부 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 시술 장치의 프로브를 도시한 전체 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 시술 장치의 프로브를 도시한 내부 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 시술 장치의 프로브를 도시한 내부 단면도.
도 5는 도 4와 절단 각도를 달리하여 도시한 내부 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 초음파 시술 장치의 냉각챔버를 도시한 외부 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 초음파 시술 장치의 외관 샘플 사진도.
도 8은 본 발명에 다른 초음파 시술 장치의 내각챔버의 외관 샘플 사진도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 수랭식 냉각 구조를 갖는 초음파 시술 장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 3을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여, 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하면서, 고강도 집속형 초음파가 배출되는 방향을 전방으로 하여 전후를 정하고, 좌측과 전방 및 우측과 후방을 혼용하여 설명하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 수랭식 냉각 구조를 갖는 초음파 시술 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 디스플레이부를 갖고 전원 공급부 및 냉각수 순환 펌프 등이 설치되는 컨트롤러 본체(C)와, 상기 컨트롤러 본체(C)에 연결되어 컨트롤러 본체(C)의 제어에 따라 환자의 피부에 밀착되어 환자의 피부를 치료 및 진단하는 역할을 수행하는 프로브(P)를 포함하여 이루어진다.

상기 컨트롤러 본체(C)는 이동이 용이하도록 하부에 바퀴가 구비되어 있고, 환자를 관리하기 위한 운영 프로그램과 초음파를 통해 환자의 피부를 진단 및 치료하기 위한 응용 프로그램이 탑재되어 제어부가 프로그램을 실행하여 전체적인 시술 동작을 제어하도록 한다.

상기 컨트롤러 본체는 후술하는 프로브의 작동 버튼에 의하여 출력되는 초음파의 출력 강도, 횟수, 깊이 조절을 가능하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어지고, 특히 상기 제어부는 시술 부위 또는 시술 종류에 따라 출력되는 초음파의 출력 시간 및 간격을 조절하여 일정 시간 동안 초음파가 계속하여 방출되도록 하거나, 규칙적으로 초음파가 단절되어 방출되도록 하거나, 단절된 초음파가 비규칙적으로 방출되도록 하는 등의 초음파 출력 제어를 가능하도록 이루어져 사용자가 상기 제어부를 제어하여 시술의 종류나 시술 위치 등에 맞게 초음파의 방출을 선택하여 조절함으로써, 시술 효과를 증대시키는 것이 바람직하다.

특히 상기 제어부는 인체의 안면부에 발생하는 점, 기미, 주근깨, 여드름 등의 잡티 제거에 초음파를 통한 제거 효과를 증대시킬 수 있도록 시술 부위에 따른 초음파의 방출 깊이 조절 기능을 포함하여 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프로브(P)는 상기 컨트롤러 본체(C)와 케이블을 통해 연결되는 프로브 본체(20)와, 상기 프로브 본체(20) 전방에 교체 가능하도록 결합되며, 인체의 안면부 등에 밀착시켜 리프팅 등의 시술이 행해지는 카트리지(10)를 포함하여 이루어진다.

상기 프로브 본체(20)는 하우징(21)과, 상기 하우징(21)에 내장되며, 시술 시 초음파 발생을 제어하는 메인 피씨비(23)를 포함하여 이루어진다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(21) 후방에는 전원 공급 및 제어 신호를 전달하는 케이블(1; 도 1 참고)이 통과되어 상기 메인 피씨비(23)에 전기적으로 연결되도록 길이방향을 따라 형성된 중공(21A)이 구비되며, 상기 하우징(21) 전방에는 상기 중공(21A)과 연통되어 프로브 본체(20)의 부품들이 장착되는 장착홀(21B)이 구비된다.

그리고 상기 하우징(21)은 상기 장착홀(21B) 전방에 후술하는 카트리지(10)가 탈착되도록 결합되는 체결부재(24)가 결합되어 있다.

한편 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(10)는 캡부재(13)와, 상기 캡부재(13)에 내장되어 고강도 집속형 초음파로 변환시키는 트랜스듀서(15)와 초음파를 발생시키는 카트리지 피씨비(18)를 포함하고, 상기 캡부재(13) 후방에는 상기 체결부재(24)에 체결되는 결합부재(11)가 결합된다.

상기 캡부재(13)는 전방에 초음파가 통과되는 출력홀(13a)이 관통 형성되어 있으며, 상기 관통홀 외측에는 투광 필름(14)이 결합된다.

상기 투광 필름(14)은 상기 캡부재(13) 내부에 대하여 수밀성을 갖는 소재가 바람직하며, 초음파가 투과되어 인체에 조사될 수 있도록 투광성이 보장되어야 한다.

상기 캡부재(13)에 내장되는 트랜스듀서(15)는 전방에서 캡부재(13)의 내측 방향으로 오목 형성되어 고강도 집속형 초음파로 변환되도록 하는 초음파 소자(16)와, 상기 초음파 소자(16)에 결합되어 내부에 액체가 저장되도록 하는 격벽(17)과, 상기 격벽(17) 후방에 결합된 장착부재(12)로 구성된다.

상기 트랜스듀서(15)는 상기 장착부재(12)가 상기 결합부재(11)의 전방 장착부에 삽입되면서 고정, 설치되며, 장착부재(12)와 결합부재(11) 사이에는 상호간의 수밀성을 확보하도록 오링(R1; 도 5 참고)이 배치되어 결합된다.

상기 장착부재(12)는 상기 격벽(17)의 내부공간(17A)과 연통된 통과홀(12A)이 관통 형성되어 있으며, 장착부재(12)의 꼬리부(12a)가 결합부재(11)의 장착공에 삽입되면서 고정, 설치된다.

상기 결합부재(11)는 후방에 카트리지 피씨비(18)가 장착되는 장착부가 구비되며, 상기 장착부재(12)의 꼬리부(12a)는 상기 카트리지 피씨비(18)와 접촉하도록 결합되면서 트랜스듀서(15) 내부에 액체가 수용되도록 하고, 꼬리부(12a)의 후방 내측 단부에는 오링(R3)이 게재되어 수밀성을 확보하여 내부의 액체 유출을 방지한다.

상기 카트리지 피씨비(18)는 전면에 초음파 출력부(미도시)가 상기 꼬리부(12a)의 통과홀(12A)에 상응하는 크기로 구비되어 있으며, 후면에 초음파 발생을 위한 각종 소자(미도시)가 더 구비된다.

상기 장착부재(12)와 상기 결합부재(11)는 볼트 결합을 통해 결합되고, 장착부재(12)와 결합부재(11) 사이에 상기 격벽(17)이 삽입되어 결합되며, 상기 결합부재(11)의 플렌지부(11A)가 상기 캡부재(13)에 볼트 결합되면서 본 발명의 카트리지(10)가 완성된다.

상기 격벽(17)이 접하게 되는 상기 결합부재(11)의 내측면에는 수밀성 확보를 위한 가스켓부재가 더 구비될 수 있으며, 상기 결합부재(11)와 상기 캡부재(13) 사이에도 오링(R2)이 배치되도록 결합되어 수밀성을 향상시키는 것이 바람직하다.

한편 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(10)를 상기 프로브 본체(20)에 용이하게 교체하여 사용할 수 있도록 상기 결합부재(11)의 둘레 외측면에는 결합홈(11a)이 함몰 형성되어 있으며, 상기 체결부재(24)의 장착부 내측면에는 상기 결합홈(11a)에 결합되는 결합돌기(24a)가 돌출 형성된다.

도 5의 좌측 하단의 원내 평면도에 도시된 바와 같이, 상기 결합홈(11a)은 결합부재(11)의 후방 끝단부에서 전방으로 함몰 형성된 제1홈부(11b)와, 상기 제1홈부(11b)와 연결되면서 원주방향으로 형성된 제2홈부(11c)로 구성되어 상기 결합돌기(24a)가 상기 제1홈부(11b)에 삽입된 후 카트리지(10)를 회전시키면 결합돌기(24a)가 상기 제2홈부(11c)로 삽입되어 카트리지(10)가 프로브 본체(20)에 체결 완료된다.

이때 상기 결합부재(11)는 열전도성이 좋은 금속 재질로 제작되어 카트리지(10) 내부에서 발생하는 발열을 프로브 본체(20)로 전달되도록 하고, 이렇게 전달된 열이 후술하는 냉각 수단을 통해 냉각되도록 한다.

다시 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프로브 본체(20)는 하우징(21) 내부에 초음파 출력을 제어하는 메인 피씨비(23)가 내장되는데, 상기 메인 피씨비(23)가 안정적으로 결합되면서 상기 카트리지 피씨비(18)와 전기적으로 연결되도록 접속부재(26)를 통해 하우징(21)에 장착된다.

상기 접속부재(26)는 후면에 메인 피씨비(23)가 볼트 결합되며, 전방 돌출부가 상기 체결부재(24) 중앙에 형성된 수용홀에 삽입되어 결합되고, 상기 체결부재(24)가 상기 프로브 본체(20)의 하우징(21)의 전방 장착홀(21B)에 삽입되면서 메인 피씨비(23)가 고정, 설치된다.

상기 접속부재(26) 둘레의 플렌지에는 볼트공이 구비되어 상기 체결부재(24)와 상호 볼트 결합되는데, 이때 상기 접속부재(26)는 후술하는 냉각케이싱(25)에 삽입되어 결합되므로 상기 접속부재(26)와 상기 체결부재(24) 및 후술하는 냉각케이싱(25)이 동일한 볼트부재를 통해 한 번에 결합된 후 프로브 본체(20)의 하우징(21)에 삽입되어 결합되는 것이 바람직하다. 냉각케이싱(25)에 관한 상세한 설명은 후에 상세히 설명한다.

한편 상기 접속부재(26) 후방에 결합되는 메인 피씨비(23)와, 상기 접속부재(26) 전방에 위치하는 카트리지 피씨비(18)와의 전기적 연결을 위하여 상기 접속부재(26)의 몸통부에는 관통 형성된 복수개의 접속공이 구비되며, 상기 접속공에 포고핀(27)이 삽입되어 결합된다.

상기 포고핀(27)은 도 5의 상측 원대 요부 평면도에 도시된 바와 같이, 상기 접속부재(26)의 접속공에 결합되는 바디(27a) 후방에 고정된 제1접속부(27b)가 상기 메인 피씨비(23)에 접속되도록 고정 설치되고, 제2접속부(27c)가 상기 바디(27a) 내부에 구비된 스프링(미도시)에 의하여 탄성 지지되도록 구비되어 있어, 상기 카트리지(10)를 체결할 때 상기 제2접속부(27c)는 상기 카트리지 피씨비(18)의 후면에 접촉되어 바디(27a) 내측으로 인입된 상태에서 카트리지(10)를 회전시키면 상기 카트리지 피씨비(18)에 구비된 접속홀에 상기 제2접속부(27c)가 탄성에 의하여 체결되면서 메인 피씨비(23)와 카트리지 피씨비(18)가 전기적으로 연결되는 구성이다.

이상의 설명에서 상기 카트리지(10)는 교체용 소비재로써, 초음파 출력량 등에 따라 사용수명이 한정되어 있어 카트리지(10)를 주기적으로 교체하여 초음파 시술 장치를 사용해야만 한다.

이때 상기 카트리지(10)의 트랜스듀서(15)와 카트리지 피씨비(18) 및 상기 프로브 본체(20)의 메인 피씨비(23) 등에서 고강도 집속형 초음파 출력에 의한 열이 고온으로 발생되는데, 종래 초음파 시술 장치는 별도의 냉각 구조를 구비하지 못하여 발열을 해소하는데 한계가 있어 카트리지(10)가 고온의 열에 상시적으로 노출됨으로써, 사용 수명이 본래의 한계보다 더 줄어드는 문제점이 있다.

따라서 카트리지(10)의 잦은 교체는 사용자에게 소비재로써의 비용 부담이 매우 크기 때문에 프로브(P) 전체에서 발생하는 발열을 효과적으로 냉각시켜 카트리지(10)의 사용 수명을 연장시킬 수 있는 냉각 수단의 도입이 필요하다.

이에 본 발명은 상기 프로브 본체(20)에 발열을 해소할 수 있도록 하는 냉각 수단을 도입하였다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각 수단은 우선 상기 프로브 본체(20) 내부에 결합되는 열전 모듈(28)과, 상기 열전 모듈(28)이 장착되며 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 순환부(29A)를 갖는 냉각챔버(29)로 구성된 수랭식 냉각 구조로 이루어진다.

상기 열전 모듈(28)(TEM; Thermoelectric Module, 속칭 펠티어 소자)은 두 개의 다른 금속이 양끝만 서로 접합한 상태에서 양쪽에 전기를 흘려주면 한 금속에서는 열을 흡수하고, 다른 금속에서는 열을 방출하는 펠티어(Peltier) 효과를 이용한 냉각 모듈로써, 통상적으로 냉각팬이나 냉동기 등 여러 산업 분야에서 사용되는 열전 모듈(28)을 말한다.

본 발명은 상기 열전 모듈(28)을 통해 프로브 본체(20) 내부에서 발생하는 발열이 상기 냉각수 순환부(29A)를 갖는 냉각챔버(29)로 전달되도록 하고, 전달된 고열이 냉각수와 접촉되도록 함으로써, 프로브(P) 전체의 냉각 효율을 증대시켰다.

상기 냉각챔버(29)는 상기 열전 모듈(28)이 장착되는 제1분체(30)와, 상기 제1분체(30) 후방에 결합되어 내부에 냉각수 순환부(29A)를 형성하는 제2분체(31)로 이루어지며, 상기 제2분체(31)에는 냉각수 순환부(29A)로 냉각수가 순환되기 위한 순환노즐(29B)이 구비된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 순환노즐(29B)은 상기 프로브 본체(20) 하우징(21)의 중공(21A) 상에 구비되고, 컨트롤러 본체(C)에 설치된 냉각수 공급 펌프 등과 연결된 호스(미도시)가 상기 중공(21A)을 통해 상기 순환노즐(29B)에 결합되어 상기 냉각수 순환부(29A)로의 냉각수 순환이 이루어진다.

상기 순환노즐(29B)은 한 쌍이 구비되어 하나의 순환노즐(29B)은 냉각수 공급 노즐로 사용되고, 다른 하나의 순환노즐(29B)은 냉각수 배출부로 사용된다.

이때 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 열전 모듈(28)은 열이 방출되는 방열면(28b; 도 5의 하단 우측 평면도 참고.)이 상기 제1분체(30)에 접촉하도록 결합되고 열을 흡수하는 흡열면(28a)이 상기 메인 피씨비(23) 방향으로 장착됨으로써, 프로브(P)에서 발생한 열이 프로브 본체(20) 후방에 위치하는 냉각챔버(29)로 전달되고, 이렇게 전달된 발열은 냉각수가 순환되면서 해소되는 구성이다.

따라서 본 발명은 열전 모듈(28)을 통해 프로브(P) 내의 열 방출을 극대화함과 동시에, 열전 모듈(28)의 방열면(28b)을 냉각수를 통해 지속적으로 냉각시킴으로써, 방열면(28b)이 허용 온도 이상으로 승온되어 열전 모듈(28)이 손상되는 것을 방지하여 냉각 효율이 뛰어나면서 안정적인 냉각을 보장할 수 있다.

이는 열전 모듈(28)이 펠티어 효과를 통해 흡열면(28a)에 냉기가 서릴 정도로 냉각 효율이 뛰어난 반면에 최고 냉각 능력에 도달한 후에는 열전 모듈(28)의 방열면(28b)을 허용 온도 이하로 냉각시키지 않을 경우 열전 모듈(28)을 구성하는 내부 소자 등이 단락이 생겨 파손될 수 있는 것에 기인한 것으로 수랭식 냉각 수단을 통해 상기와 같은 문제를 해결하여, 초음파 시술 장치의 프로브(P)에 안정적인 열해소를 보장하여 카트리지(10)의 사용수명을 연장할 수 있도록 하기 위한 구성이다.

또 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 냉각챔버(29)의 제2분체(31)에 구비되는 냉각수 순환부(29A)에는 돌출 형성된 순환돌기(29a)가 구비되어 냉각수 순환부(29A)를 냉각수의 순환방향을 따라 구획화시켜 냉각수 순환에 의한 냉각 효율을 증대시킬 수 있다.

상기 제1분체(30)와 제2분체(31)의 결합부에는 냉각수 유출을 방지하기 위하여 오링(R4; 도 5 참고)이 삽입되면서 결합되어 수밀성을 보장하도록 한다.

한편 상기 열전 모듈(28)을 이용한 냉각 구조에 있어서, 흡열면(28a)은 열을 흡수하여 방열면(28b)으로 열을 전달하면서 상온 이하로 떨어지게 되므로, 상기 흡열면(28a)과 상기 메인 피씨비(23)가 직접 접촉하게 되면 메인 피씨비(23)에 손상이 발생할 위험이 있다.

이에 본 발명은 상기 메인 피씨비(23)가 상기 열전 모듈(28)에 직접 접촉되지 않으면서 프로브 본체(20)에 장착되도록 메인 피씨비(23)가 장착된 접속부재(26)가 내부에 결합되는 냉각케이싱(25)을 도입하였다.

상기 냉각케이싱(25)은 상기 접속부재(26)가 삽입, 결합되는 삽입부를 갖고 상기 프로브 본체(20)의 하우징(21) 내부에 결합된다. 이때 상기 냉각케이싱(25)은 상기 삽입부와 연통된 수용공간을 갖도록 형성되어 상기 접속부재(26) 후방에 결합된 메인 피씨비(23)가 상기 수용공간 상에 위치하면서 냉각케이싱(25)의 후면에 접촉되지 않도록 결합되며, 이때 냉각케이싱(25)의 후면은 상기 열전 모듈(28)의 흡열면(28a)에 직접 접촉하도록 결합된다.

그리고 상기 접속부재(26)와 상기 냉각케이싱(25)은 상기 장착부재(12)와, 상기 결합부재(11) 및 상기 체결부재(24)와 마찬가지로 전도성이 좋은 금속재로 이루어진다. 따라서 상기 메인 피씨비(23)에서 발생한 발열은 접속부재(26)와 냉각케이싱(25)을 통해 전달되고 이렇게 전달된 발열은 냉각케이싱(25)의 후면을 통해 상기 열전 모듈(28)의 흡열면(28a)으로 흡수되면서 냉각이 이루어진다.

한편 본 발명의 냉각수단은 상기 냉각케이싱(25)의 수용공간을 프로브 본체(20)의 하우징(21) 외부와 연통되는 공기순환부(25A)로 활용하여 열전 모듈(28)을 통한 수랭식 냉각 구조뿐만 아니라, 외부의 공기 순환을 활용한 공랭식 냉각 구조를 포함하여 이루어지도록 하였다.

이를 위하여 상기 냉각케이싱(25)은 상기 공기순환부(25A)와 연통된 공기순환공(25a)이 구비되고, 상기 프로브 본체(20)의 하우징(21)에는 상기 공기순환공(25a)에 대응하는 대응순환공(21a; 도 2 참고)이 구비된다.

따라서 본 발명은 냉각케이싱(25)의 공기순환부(25A)에 외부 공기가 순환되면서 1차 냉각이 이루어지고, 상기 접속부재(26)와 냉각케이싱(25)을 통한 열전도와, 복사열을 통해 메인 피씨비(23)에서 발생하는 발열이 상기 열전 모듈(28)로 전달되어 냉각됨으로써, 공랭식 냉각 구조와 수랭식 냉각 구조를 이용한 복합적인 냉각 수단의 설치가 가능해진다.

한편 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 냉각케이싱(25)과 상기 냉각챔버(29)의 제2분체(31)를 연결하는 열전도판(25B)을 포함하여 이루어진다.

상기 열전도판은 열전도성이 좋은 금속 등의 재질로 이루어지고, 상기 냉각케이싱(25) 후면과 열전모듈(28)의 접촉을 통한 열전달을 보조하여 냉각케이싱과 열전모듈 상호간에 직접적인 열전달이 이루어지도록 함으로써, 냉각수를 통한 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 초음파 시술 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

C: 컨트롤러 본체 P : 프로브
1 : 케이블
10 : 카트리지 11 : 결합부재
12 : 장착부재 13 : 캡부재
14 : 투광 필름 15 : 트랜스듀서
16 : 초음파 소자 17 : 격벽
18 : 카트리지 피씨비
20 : 프로브 본체 21 : 하우징
22 : 버튼 23 : 메인 피씨비
24 : 체결부재 25 : 냉각케이싱
26 : 접속부재 27 : 포코핀
28 : 열전모듈 29 : 냉각챔버
30 : 제1분체 31 : 제2분체

Claims (4)

1. 초음파 변환용 트랜스듀서(15)가 내장되고, 후방에 카트리지 피씨비(18)가 장착되는 결합부재(11)를 포함하는 카트리지(10);
   후방에 메인 피씨비(23)가 장착되며 상기 카트리지 피씨비(18)와 상기 메인 피씨비(23)를 전기적으로 연결시키는 접속부재(26)가 내장되고, 전방에 상기 결합부재(11)가 탈착되어 상기 카트리지(10)의 교체가 가능한 프로브 본체(20); 및
   상기 프로브 본체(20)에 내장되며, 상기 메인 피씨비(23)가 수용되는 수용공간을 갖는 냉각케이싱(25)과, 일면이 상기 냉각케이싱(25)에 접촉되는 열전 모듈(28)과, 상기 열전 모듈(28)의 타면이 접촉되면서 장착되고 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 순환부(29A)을 갖는 냉각챔버(29)로 구성된 냉각 수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 시술 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 접속부재(26)의 몸통부에는 관통 형성된 복수개의 접속공이 구비되고, 상기 메인 피씨비(23)와, 상기 카트리지 피씨비(18)와의 전기적 연결을 위한 포고핀(27)이 상기 접속공에 삽입되어 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 시술 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 접속부재(26)는 상기 메인 피씨비(23)가 상기 냉각케이싱(25)의 수용공간 상에서 냉각케이싱(25)의 후면에 접촉되지 않도록 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 시술 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉각케이싱(25)은 상기 프로브 본체(20)의 하우징(21) 외부와 연통되어 내부에 수용된 상기 메인 피씨비(23)를 냉각시키는 공기순환부(25A)와 상기 공기순환부(25A)와 연통된 공기순환공(25a)을 포함하고,
   상기 프로브 본체(20)의 하우징(21)에는 상기 공기순환공(25a)에 대응하는 대응순환공(21a)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 시술 장치.
   

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