KR101763418B1 - 휴대용 엑스레이 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대용 엑스레 발생 장치에 관한 것으로, 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정할 수 있도록 엑스레이 빔을 차단하는 엑스레이 차단판을 엑스레이 튜브에 근접하게 장착하고 조리개 형태가 아닌 고정형 플레이트 형태로 장착함으로써, 엑스레이 차단판의 크기 및 중량을 작고 가볍게 할 수 있고, 이에 따라 콜리메이터의 소형화 및 경량화가 가능하고 휴대성이 향상되고, 고정형 플레이트 형상의 엑스레이 차단판을 어댑터를 통해 교체 가능하도록 함으로써, 엑스레이 차단판의 교체를 통해 엑스레이 빔의 조사 영역을 사용자의 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있으며, 엑스레이 빔의 조사 영역을 표시하기 위한 가시광선 차단판을 경량의 합성수지 재질로 형성함으로써, 콜리메이터의 중량을 더욱 감소시킬 수 있고, 투명 합성수지 재질의 평판에 불투명 도료를 인쇄하는 방식으로 제작할 수 있어 제작이 간편하고 구조를 단순화할 수 있는 휴대용 엑스레이 발생 장치를 제공한다.

Description

휴대용 엑스레이 발생 장치{Portable X-Ray Generating Apparatus}
본 발명은 휴대용 엑스레이 발생 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정할 수 있도록 엑스레이 빔을 차단하는 엑스레이 차단판을 엑스레이 튜브에 근접하게 장착하고 조리개 형태가 아닌 고정형 플레이트 형태로 장착함으로써, 엑스레이 차단판의 크기 및 중량을 작고 가볍게 할 수 있고, 이에 따라 콜리메이터의 소형화 및 경량화가 가능하고 휴대성이 향상되는 휴대용 엑스레이 발생 장치에 관한 것이다.
엑스레이(X-ray)는 특정 파장대와 주파수대를 갖는 단파장 전자기파를 총칭하는 것으로, 엑스레이 촬영은 엑스레이가 지닌 높은 투과력을 이용하여 촬영대상의 내부를 투영 표시하는 방사선사진법(radiography)을 일컫는다.
잘 알려진 것처럼 엑스레이는 물체를 투과하면서 광전효과(photoelectric effect), 콤프턴산란(compton scattering) 등 물체의 재질, 밀도, 두께에 따른 감쇠 현상을 수반한다. 따라서 엑스레이 촬영은 대상물을 통과하는 과정 중에 누적된 엑스레이의 감쇠량을 근거로 대상물의 내부에 대한 투영 영상을 평면의 그레이스케일(gray scale)로 표시하고, 이를 위해 별도의 엑스레이 시스템이 사용된다.
일반적인 엑스레이 시스템은 엑스레이를 발생시켜 촬영대상에 조사하는 엑스레이 발생 장치, 촬영대상을 사이에 두고 엑스레이 발생 장치와 대면 배치되어 촬영대상을 통과하는 과정 중에 누적된 엑스레이 감쇠량을 검출하는 검출기, 엑스레이 발생 장치 등 필요부분에 전원을 공급하는 전원공급장치(power supply)를 필수구성요소로 한다.
엑스레이 발생 장치는 높은 운동에너지를 지닌 전자를 금속의 타겟(target)에 충돌시켜 엑스레이를 발생시킨다. 이때, 통상의 엑스레이 발생 장치는 엑스레이의 조사방향 내지는 조사면적을 제어하는 콜리메이터(collimator) 등의 광학계를 갖추고 있다.
검출기는 아날로그 방식과 디지털 방식으로 구분되는데, 아날로그 방식은 엑스레이에 의해 빛을 발하는 엑스레이 증감지(X-ray intensifying screen)와 은염 필름(silver salt film)을 조합해서 엑스레이 증감지의 빛으로 은염 필름에 잠상을 구현한 후 은염 필름을 현상하여 촬영결과를 얻는다. 때문에 아날로그 방식은 은염 필름의 현상을 위한 추가적인 장비 내지는 과정을 필요로 한다. 아날로그 방식은 현상 등을 위한 시간적, 비용적 소모가 크고 필름 보관상의 곤란함을 수반하므로 점차 지양되고 있다. 디지털 방식은 엑스레이에 감응하는 검출매체로 2차원 센서를 구현하고 센서들의 매트릭스 배열체인 엑스레이 감지장치(X-ray detector)를 통해 엑스레이의 입사량에 비례한 센서별 전기신호를 얻어 디지털의 화상데이터로 처리한다. 때문에 디지털 방식은 엑스레이 감지장치의 전기신호로부터 화상데이터로 얻기 위한 신호처리장치, 화상데이터를 사용자에게 표시하기 위한 모니터 등의 화상표시장치를 필요로 한다. 디지털 방식은 실시간에 가까운 촬영결과를 얻을 수 있고 디지털 데이터의 특성상 보관 및 처리 등이 용이하여 최근 각광받고 있다.
한편, 이러한 엑스레이 시스템은 일반 의료용으로 사용되는 고정 거치형 이외에도 휴대가 용이한 휴대용 엑스레이 장치가 널리 사용되고 있는데, 이러한 휴대용 엑스레이 장치는 동물에 대한 엑스레이 이미지 촬영 등의 용도로 사용되고 있으며, 최근에는 의료용 또는 산업용으로 그 활용 범위가 확대되어 가고 있다.
휴대용 엑스레이 장치에 대해서는 휴대성의 강화를 위해 그 크기 및 중량을 최소화하기 위한 연구 개발이 계속되고 있다. 특히, 엑스레이 빔을 발생시키는 엑스레이 발생장치의 소형화 및 경량화가 주된 연구 목표가 되고 있다.
휴대용 엑스레이 발생장치는 일반적으로 엑스레이 빔을 발생시키는 엑스레이 튜브와, 엑스레이 튜브로부터 발생된 엑스레이 빔의 조사 영역을 제한하는 콜리메이터가 구비된다. 이때, 콜리메이터에는 엑스레이 빔의 조사 영역을 육안 식별 가능한 형태로 표시하기 위해 별도의 가시광선 램프가 장착된다.
이러한 콜리메이터에는 다수개의 엑스레이 차단판이 조리개 방식의 이동 가능한 형태로 장착되어 엑스레이 빔의 조사 영역을 조절하도록 구성되고, 아울러, 이러한 엑스레이 차단판에 의해 가시광선 빔 또한 동시에 그 조사 영역이 제한되도록 구성된다.
따라서, 콜리메이터에는 다수개의 엑스레이 차단판이 구비됨과 동시에 이들을 가동시키기 위한 구동 수단 등 상대적으로 복잡한 부품들이 구비되므로, 콜리메이터의 크기 및 중량이 상당히 크고 무거워 휴대성이 저하되는 문제가 있었다. 특히, 엑스레이 차단판의 경우, 엑스레이 빔이 발생되는 엑스레이 튜브로부터 상대적으로 멀리 이격된 위치에 배치되므로, 그 배치 구조상 엑스레이 빔을 차단하기 위한 영역이 상대적으로 증가하게 되어 그 크기가 증가하게 된다. 또한, 엑스레이 빔을 차단할 수 있는 재질적 특성을 가져야 하므로, 그 재질은 일반적으로 납(Pb)을 이용하여 제작된다. 따라서, 그 중량이 상대적으로 무거울 뿐만 아니라 엑스레이 차단판의 수량 또한 다수개가 구비되어 그 중량 및 크기가 더욱 증가하게 된다.
이와 같이 종래 기술에 따른 일반적인 엑스레이 발생 장치는 그 구조상 크기 및 중량이 크고 무거워서 휴대성 및 이동성이 좋지 않아 사용자가 이용하는데 불편함이 있었다.
국내등록특허 제10-0850500호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정할 수 있도록 엑스레이 빔을 차단하는 엑스레이 차단판을 엑스레이 튜브에 근접하게 장착하고 조리개 형태가 아닌 고정형 플레이트 형태로 장착함으로써, 엑스레이 차단판의 크기 및 중량을 작고 가볍게 할 수 있고, 이에 따라 콜리메이터의 소형화 및 경량화가 가능하고 휴대성이 향상되는 휴대용 엑스레이 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정형 플레이트 형상의 엑스레이 차단판을 어댑터를 통해 교체 가능하도록 함으로써, 엑스레이 차단판의 교체를 통해 엑스레이 빔의 조사 영역을 사용자의 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있는 휴대용 엑스레이 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 엑스레이 빔의 조사 영역을 표시하기 위한 가시광선 표시 모듈의 가시광선 차단판을 경량의 합성수지 재질로 형성함으로써, 콜리메이터의 중량을 더욱 감소시킬 수 있고, 투명 합성수지 재질의 평판에 불투명 도료를 인쇄하는 방식으로 제작할 수 있어 제작이 간편하고 구조를 단순화할 수 있는 휴대용 엑스레이 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정형 플레이트 형태의 엑스레이 차단판 이외에 별도의 보조 엑스레이 차단판을 탈착 가능하게 장착함으로써, 엑스레이 빔 조사 영역에 대한 조절 기능을 더욱 편리하게 수행할 수 있고, 구조 단순화를 통해 사용상의 편리성이 강화될 뿐만 아니라 제작이 편리하고 소형화 및 경량화에 더욱 유리한 휴대용 엑스레이 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 피사체에 대한 엑스레이 이미지를 촬영하기 위해 피사체에 엑스레이 빔을 조사하는 휴대용 엑스레이 발생 장치에 있어서, 전방을 향해 엑스레이 빔이 조사되도록 엑스레이 빔을 발생시키는 엑스레이 튜브가 내부 공간에 배치되는 본체 케이스; 일단이 상기 엑스레이 튜브의 전방 외측면에 결합되는 차단판 어댑터; 상기 차단판 어댑터에 결합되며 상기 엑스레이 빔을 차단하는 재질로 중심부에는 상기 엑스레이 빔이 통과할 수 있는 관통홀이 형성되어 상기 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정하는 엑스레이 차단판; 및 상기 본체 케이스의 전방에 장착되는 콜리메이터 케이스를 포함하고, 상기 콜리메이터 케이스에는 상기 엑스레이 빔의 조사 영역을 육안 식별 가능한 형태로 표시할 수 있도록 가시광선을 조사하는 가시광선 표시 모듈이 장착되는 것을 특징으로 하는 휴대용 엑스레이 발생 장치를 제공한다.
이때, 상기 엑스레이 차단판은 교체 가능하도록 상기 차단판 어댑터에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 차단판 어댑터는 중공 원통 형상으로 상기 엑스레이 튜브에 결합 고정되는 지지 바디; 및 상기 지지 바디와 동심원을 이루는 중공 원통 형상의 회전 바디를 포함하고, 상기 지지 바디의 외측면에는 길이 방향을 따라 회전축이 형성되고, 상기 회전 바디는 상기 지지 바디에 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 상기 엑스레이 차단판은 상기 회전 바디에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 차단판 어댑터는 상기 본체 케이스를 관통하여 상기 콜리메이터 케이스 내부 공간으로 연장 형성되며, 상기 콜리메이터 케이스의 일측에는 상기 차단판 어댑터의 회전 바디를 회전 조작할 수 있도록 상기 콜리메이터 케이스의 내부 공간을 개폐할 수 있는 개폐 도어가 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전 바디는 직경 방향을 따라 분리 가능한 형태의 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디로 분리 형성되고, 상기 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디는 일단부에 힌지축이 형성되어 상기 힌지축을 통해 상호 회동 가능하게 결합되며, 상기 엑스레이 차단판은 상기 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디가 상호 회동 접촉함에 따라 상기 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디의 내주면에 밀착 접촉되는 방식으로 장착될 수 있다.
또한, 상기 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디의 내주면에는 상기 엑스레이 차단판의 외주면이 삽입 가이드되도록 가이드 홈이 형성되고, 상기 가이드 홈 및 상기 엑스레이 차단판에는 상기 엑스레이 차단판의 삽입 위치를 가이드하도록 위치 정렬홈 및 상기 위치 정렬홈에 삽입될 수 있는 위치 정렬 돌기가 서로 대응되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 가시광선 표시 모듈은 상기 콜리메이터 케이스의 내부에 장착되어 가시광선 빔을 조사하는 가시광선 램프; 상기 콜리메이터 케이스의 내부에 장착되어 상기 가시광선 램프에서 조사된 가시광선 빔을 상기 엑스레이 빔의 조사 경로와 동일한 조사 경로로 반사시키는 반사 거울; 및 상기 반사 거울을 통해 반사되는 가시광선 빔이 상기 엑스레이 빔의 조사 영역에 대응되는 조사 영역을 갖도록 가시광선 빔의 조사 영역을 한정하는 가시광선 차단판을 포함하고, 상기 가시광선 차단판은 상기 콜리메이터 케이스에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 가시광선 차단판은 합성수지 재질의 투명 패널로 형성되며, 상기 가시광선 차단판에는 가시광선 빔이 통과하는 투명 영역과 가시광선 빔이 차단되는 차단 영역이 형성되고, 상기 차단 영역은 불투명 도료를 인쇄하는 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정할 수 있도록 엑스레이 빔을 차단하는 엑스레이 차단판을 엑스레이 튜브에 근접하게 장착하고 조리개 형태가 아닌 고정형 플레이트 형태로 장착함으로써, 엑스레이 차단판의 크기 및 중량을 작고 가볍게 할 수 있고, 이에 따라 콜리메이터의 소형화 및 경량화가 가능하고 휴대성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 고정형 플레이트 형상의 엑스레이 차단판을 어댑터를 통해 교체 가능하도록 함으로써, 엑스레이 차단판의 교체를 통해 엑스레이 빔의 조사 영역을 사용자의 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엑스레이 빔의 조사 영역을 표시하기 위한 가시광선 표시 모듈의 가시광선 차단판을 경량의 합성수지 재질로 형성함으로써, 콜리메이터의 중량을 더욱 감소시킬 수 있고, 투명 합성수지 재질의 평판에 불투명 도료를 인쇄하는 방식으로 제작할 수 있어 제작이 간편하고 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고정형 플레이트 형태의 엑스레이 차단판 이외에 별도의 보조 엑스레이 차단판을 탈착 가능하게 장착함으로써, 엑스레이 빔 조사 영역에 대한 조절 기능을 더욱 편리하게 수행할 수 있고, 구조 단순화를 통해 사용상의 편리성이 강화될 뿐만 아니라 제작이 편리하고 소형화 및 경량화에 더욱 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 외형을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 차단판 어댑터에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 차단판 어댑터의 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단판 어댑터의 회전 바디에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단판 어댑터의 회전 바디와 엑스레이 차단판의 결합 구조를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 개념도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터 케이스에 장착되는 가시광선 차단판의 장착 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광선 차단판의 형태를 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 외형을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 차단판 어댑터에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 차단판 어댑터의 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단판 어댑터의 회전 바디에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단판 어댑터의 회전 바디와 엑스레이 차단판의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치는 피사체에 대한 엑스레이 이미지를 촬영하기 위해 피사체에 엑스레이 빔을 조사하는 장치로서, 소형화 및 경량화된 구조를 갖도록 구성되며, 엑스레이 튜브(110)가 내부 공간에 배치되는 본체 케이스(100)와, 엑스레이 튜브(110) 또는 본체 케이스(100)의 전방 외측면에 결합되어 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정하는 차단 어댑터 모듈(700)과, 본체 케이스(100)의 전방에 장착되는 콜리메이터 케이스(200)와, 콜리메이터 케이스(200) 내부에 장착되어 엑스레이 빔 조사 영역(P)을 육안 식별 가능한 형태로 표시하는 가시광선 표시 모듈(500)을 포함하여 구성된다. 이때, 차단 어댑터 모듈(700)은 엑스레이 튜브(110) 전방에 배치되는 차단판 어댑터(300)와, 차단판 어댑터(300)에 결합되어 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정하는 엑스레이 차단판(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
본체 케이스(100)는 전방을 향해 엑스레이 빔이 조사되도록 엑스레이 빔을 발생시키는 엑스레이 튜브(110)가 내부 공간에 배치된다. 본체 케이스(100)의 내부에는 전원 장치, PCB 기판 등 다양한 부품들이 구비된다. 이러한 본체 케이스(100)에는 사용자가 손에 잡고 촬영하거나 운반할 수 있도록 손잡이(101)가 장착되고, 일측에는 장치의 조작을 위한 조작반(102)이 형성된다.
엑스레이 튜브(110)는 내부에 양극 유닛과 음극 유닛이 구비되고, 양극 유닛으로부터 전자가 방출되어 음극 유닛에 충돌하는 과정에서 엑스레이 빔이 발생된다. 엑스레이 튜브(110)는 내부 공간이 밀봉된 상태로 그 벽면은 엑스레이 빔이 외부 공간으로 누출되지 않도록 엑스레이 빔을 차단 흡수할 수 있는 재질, 예를 들면, 납(Pb)으로 형성되며, 전방면의 일측에는 엑스레이 빔이 통과하여 외부로 방출될 수 있는 엑스레이 투과부(111)가 형성된다.
콜리메이터 케이스(200)는 본체 케이스(100)의 전방에 장착된다. 내부 공간에는 가시광선 표시 모듈(500)이 장착되는데, 가시광선 표시 모듈(500)은 엑스레이 빔의 조사 영역(P)을 육안 식별 가능한 형태로 표시할 수 있도록 가시광선을 조사하도록 구성된다.
차단 어댑터 모듈(700)은 엑스레이 튜브(110) 또는 본체 케이스(100)의 전방 외측면에 장착되며, 엑스레이 튜브(110)로부터 발생된 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정하도록 구성된다. 이러한 차단 어댑터 모듈(700)은 차단판 어댑터(300)와 엑스레이 차단판(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
차단판 어댑터(300)는 일단이 엑스레이 튜브(110) 전방 외측면에 결합되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 중공 원통형 파이프 형상으로 본체 케이스(100)를 관통하여 콜리메이터 케이스(200) 내부 공간으로 연장 형성된다. 여기서, 도 2에서는 차단판 어댑터(300)가 엑스레이 튜브(110)의 전방 외측면에 결합되는 형태로 도시되었으나, 차단판 어댑터(300)는 본체 케이스(100)의 전방 외측면에 결합될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 차단판 어댑터(300)가 엑스레이 튜브(110)의 전방 외측면에 장착된 형태를 기준으로 설명한다.
엑스레이 차단판(400)은 차단판 어댑터(300)에 결합되는데, 교체 가능한 형태로 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 엑스레이 차단판(400)은 엑스레이 빔을 차단 흡수할 수 있는 재질, 예를 들면, 납(Pb)으로 형성될 수 있으며, 차단판 어댑터(300)의 내주면에 삽입될 수 있도록 원형 평판 플레이트 형태로 형성되고, 중심 영역에는 엑스레이 빔이 통과할 수 있는 관통홀(410)이 형성된다. 이러한 관통홀(410)의 형상에 따라 엑스레이 빔의 조사 영역(P)이 한정된다.
이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치는 종래 기술과 달리 다수개의 엑스레이 차단판을 조리개 형태로 이동시키는 방식으로 콜리메이터를 구성하지 않고, 단순히 관통홀(410)이 형성된 하나의 엑스레이 차단판(400)을 엑스레이 튜브(110)의 전방 외측면에 엑스레이 튜브(110)와 근접하게 장착함으로써, 그 크기를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 중량 또한 감소시킬 수 있다.
좀더 자세히 살펴보면, 종래 기술에 따른 일반적인 구조에서는 다수개의 엑스레이 차단판이 콜리메이터 케이스(200) 내부 공간에 조리개 방식으로 이동 가능하게 장착되는데, 본 발명에서는 단순히 하나의 평판형 엑스레이 차단판(400)이 엑스레이 튜브(110) 전방 외측면에 부착됨으로써, 엑스레이 차단판(400)을 구동시키기 위한 별도의 구동 수단 등이 불필요하고, 엑스레이 차단판(400)의 크기를 줄일 수 있기 때문에, 전체적으로 콜리메이터 케이스(200)의 크기 및 중량을 감소시킬 수 있다.
특히, 엑스레이 빔은 발생 지점인 엑스레이 튜브(110)로부터 확산되는 형태로 외부로 방출되므로, 이러한 엑스레이 빔의 조사 영역(P)을 차단하는 엑스레이 차단판(400)이 엑스레이 빔의 발생 지점에 가까울수록 상대적으로 더 작은 크기로 엑스레이 빔을 효과적으로 차단할 수 있다. 본 발명에서는 엑스레이 차단판(400)이 엑스레이 튜브(110)에 결합된 차단판 어댑터(300)에 장착되므로, 엑스레이 튜브(110)와 매우 근접하게 장착되고, 이에 따라 상대적으로 작은 크기로도 엑스레이 빔의 조사 영역(P)을 원활하게 한정할 수 있다.
이때, 엑스레이 빔의 조사 영역(P)에 대한 조절 기능은 엑스레이 차단판(400)을 차단판 어댑터(300)로부터 교체하는 방식으로 이루어질 수 있다. 즉, 엑스레이 차단판(400)은 중심 영역에 형성된 관통홀(410)의 크기 또는 형상이 다른 다양한 종류가 구비될 수 있고, 사용자는 이러한 다수개 종류의 엑스레이 차단판(400) 중 어느 하나를 필요에 따라 선택하여 차단판 어댑터(300)에 장착하여 사용할 수 있다. 해당 엑스레이 차단판(400)의 사용이 완료된 후, 다른 엑스레이 차단판(400)으로 교체하여 사용할 수 있다.
이 경우, 콜리메이터 케이스(200)의 일측에는 차단판 어댑터(300)로부터 엑스레이 차단판(400)의 교체 작업이 가능하도록 콜리메이터 케이스(200) 내부 공간을 개폐할 수 있는 개폐 도어(210)가 형성될 수 있다.
차단판 어댑터(300)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 중공 원통 형상으로 엑스레이 튜브(110)의 전방 일측면에 결합 고정되는 지지 바디(310)와, 지지 바디(310)와 동심원을 이루는 중공 원통 형상의 회전 바디(320)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 이때, 지지 바디(310)의 외측면에는 길이 방향을 따라 회전축(330)이 형성되고, 회전 바디(320)는 지지 바디(310)에 회전축(330)을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 엑스레이 차단판(400)은 회전 바디(320)에 탈착 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따라 도 4의 (a)에 도시된 상태에서 회전 바디(320)를 도 4의 (b)에 도시된 상태로 회전축(330)을 중심으로 하여 상향 회전시킬 수 있고, 이와 같이 회전한 상태에서 회전 바디(320)는 콜리메이터 케이스(200)의 외부 공간으로 노출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상향 회전한 회전 바디(320)는 콜리메이터 케이스(200)의 개폐 도어(210) 공간으로 외부 노출될 수 있다. 엑스레이 차단판(400)은 회전 바디(320)에 탈착 가능하게 결합되므로, 회전 바디(320)를 이와 같이 콜리메이터 케이스(200)의 외부 공간으로 회전시킨 상태에서 편리하게 엑스레이 차단판(400)을 교체할 수 있다.
한편, 회전 바디(320)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 직경 방향을 따라 분리 가능한 형태의 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322)로 분리 형성되고, 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322)는 일단부에 힌지축(323)이 형성되어 힌지축(323)을 통해 상호 회동 가능하게 결합될 수 있다. 이때, 엑스레이 차단판(400)은 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322)가 상호 회동 접촉함에 따라 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322)의 내주면에 밀착 접촉되는 방식으로 회전 바디(320)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.
또한, 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322)의 내주면에는 엑스레이 차단판(400)의 외주면에 삽입 가이드되도록 가이드 홈(325)이 형성되고, 가이드 홈(325)의 내주면에는 엑스레이 차단판(400)과의 삽입 위치를 가이드할 수 있도록 위치 정렬홈(326)이 형성될 수 있다. 이때, 엑스레이 차단판(400)의 외주면에는 위치 정렬홈(326)에 삽입될 수 있는 위치 정렬 돌기(420)가 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이러한 위치 정렬홈(326) 및 위치 정렬 돌기(420)에 의해 엑스레이 차단판(400)의 장착 위치가 정렬됨으로써, 엑스레이 차단판(400)을 교체하더라도 항상 정확한 위치 정렬 상태에 따라 엑스레이 빔의 조사 영역(P)을 정확하게 한정 조절할 수 있다.
정리하면, 엑스레이 차단판(400)을 교체하기 위해서는 먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 지지 바디(310)에 결합된 회전 바디(320)를 회전축(330)을 중심으로 상향 회전시킨 후, 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322)를 서로 이격되게 힌지축(323)을 중심으로 회전시켜 엑스레이 차단판(400)을 분리할 수 있다. 이 상태에서 새로운 엑스레이 차단판(400)을 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322) 사이에 가이드 홈(325)을 따라 삽입하고, 이때, 엑스레이 차단판(400)의 위치 정렬 돌기(420)와 회전 바디(320)의 위치 정렬홈(326)에 의해 엑스레이 차단판(400)의 정렬 상태는 정확하게 고정된다. 이 상태에서 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322)를 힌지축(323)을 중심으로 상호 접촉 회전시킴으로써, 엑스레이 차단판(400)이 회전 바디(320)에 결합 고정된다. 이때, 제 1 회전 바디(321)와 제 2 회전 바디(322)에는 상호 맞물림 결합 상태를 유지시킬 수 있는 걸림 고리(324)가 장착될 수 있다. 이와 같이 엑스레이 차단판(400)이 회전 바디(320)에 결합되면, 회전 바디(320)를 다시 회전축(330)을 중심으로 하향 회전 이동시켜 지지 바디(310)와 동심원 상에 위치시킴으로써, 교체 작업이 완료된다.
한편, 엑스레이 빔의 조사 영역(P)을 육안 식별 가능한 형태로 표시하는 가시광선 표시 모듈(500)은 콜리메이터 케이스(200)에 장착되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 콜리메이터 케이스(200)의 내부에 장착되어 가시광선 빔을 조사하는 가시광선 램프(510)와, 콜리메이터 케이스(200)의 내부에 장착되어 가시광선 램프(510)에서 조사된 가시광선 빔을 엑스레이 빔의 조사 경로와 동일한 조사 경로로 반사시키는 반사 거울(520)과, 반사 거울(520)을 통해 반사되는 가시광선 빔이 엑스레이 빔의 조사 영역(P)에 대응되는 조사 영역을 갖도록 가시광선 빔의 조사 영역을 한정하는 가시광선 차단판(530)을 포함하여 구성된다.
이때, 가시광선 차단판(530)은 콜리메이터 케이스(200)에 탈착 가능하게 결합되는데, 엑스레이 차단판(400)의 종류에 따라 이에 대응되는 형태로 미리 설정된 가시광선 차단판(530)을 선택 결합함으로써, 엑스레이 빔과 동일한 조사 영역(P)을 갖도록 가시광선 빔을 차단 한정할 수 있다.
이러한 가시광선 차단판(530)은 합성수지 재질의 투명 패널로 형성되며, 가시광선 차단판(530)에는 가시광선 빔이 통과하는 투명 영역(Z1)과, 가시광선 빔이 차단 흡수되는 차단 영역(Z2)이 형성되고, 차단 영역(Z2)은 불투명 도료를 인쇄하는 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 투명 아크릴판에 차단 영역(Z2)에 대응되는 형태로 불투명 흑색 도료를 인쇄하여 인쇄되지 않은 투명 영역(Z1)을 통해서만 가시광선 빔이 통과하도록 함으로써, 가시광선 빔의 조상 영역을 한정할 수 있다.
이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치는 가시광선 차단판(530)을 아크릴과 같은 합성수지 재질로 형성하여 엑스레이 빔을 차단하는 것이 아니라 가시광선 빔만 차단하도록 함으로써, 콜리메이터 케이스(200)에 납 재질의 무거운 중량이 장착될 필요가 없어 중량을 더욱 감소시킬 수 있다.
즉, 엑스레이 빔의 조사 영역(P)을 한정하기 위해 엑스레이 빔을 차단하는 납 재질의 엑스레이 차단판(400)은 엑스레이 튜브(110) 전방에 근접하게 소형으로 제작하고, 가시광선 빔의 조사 영역(P)을 한정하기 위해 가시광선 빔만을 차단하는 가시광선 차단판(530)을 별도로 경량의 합성수지 재질로 형성함으로써, 그 중량을 감소시킬 수 있고, 구조를 단순화할 수 있다.
다시 말하면, 본 발명은, 엑스레이 빔을 차단하는 엑스레이 차단판(400)과 가시광선 빔을 차단하는 가시광선 차단판(530)을 별도로 제작함으로써, 각각의 기능에 따라 크기 및 중량을 최소화할 수 있고, 교체 가능한 구조를 적용하여 장치의 구조를 단순화할 뿐만 아니라 소형화 및 경량화가 가능하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휴대용 엑스레이 발생 장치의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 1 내지 도 6에서는 엑스레이 차단판(400)을 차단판 어댑터(300)에 교체 가능하게 장착하여 이를 교체하는 방식으로 엑스레이 빔 조사 영역을 조절하는 구성에 대해 설명하였으나, 본 발명의 또 다른 일 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이 별도의 보조 엑스레이 차단판(400a)을 추가로 장착하는 방식으로 엑스레이 빔 조사 영역(P)을 조절할 수도 있다.
이 경우, 차단판 어댑터(300)에 장착된 엑스레이 차단판(400)은 교체 가능한 구조가 아니라 단순히 고정 결합되는 방식으로 구성할 수 있고, 콜리메이터 케이스(200)의 내부 공간에 별도의 보조 엑스레이 차단판(400a)을 추가로 삽입 장착함으로써, 엑스레이 차단판(400)을 통과하여 1차적으로 조사 영역이 한정된 엑스레이 빔에 대해 보조 엑스레이 차단판(400a)을 통해 다시 한번 엑스레이 빔의 조사 영역(P)을 특정 영역으로 한정할 수 있다.
예를 들면, 차단판 어댑터(300)에 장착된 엑스레이 차단판(400)은 엑스레이 빔의 조사 영역이 최대 확장되는 형태로 형성되고, 보조 엑스레이 차단판(400a)은 엑스레이 빔의 조사 영역이 최대 영역보다 작은 특정 영역을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 최대 조사 영역을 갖도록 엑스레이 빔을 조사하고자 하는 경우에는 보조 엑스레이 차단판(400a)을 제거한 상태로 사용하면 되고, 최대 조사 영역보다 작은 특정 크기의 조사 영역을 갖도록 엑스레이 빔을 조사하고자 하는 경우에는 특정 영역에 대응되는 보조 엑스레이 차단판(400a)을 추가 장착하여 사용하면 된다.
이때, 보조 엑스레이 차단판(400a)은 가시광선 표시 모듈(500)에서 발생되는 가시광선 빔을 차단할 수 있는 위치에 장착됨으로써, 엑스레이 빔을 차단함과 함께 가시광선 빔을 동시에 차단할 수 있도록 구성될 수 있다. 좀더 구체적으로, 보조 엑스레이 차단판(400a)은 반사 거울(520)로부터 반사된 가시광선 빔의 경로 상에 위치할 수 있다.
이러한 보조 엑스레이 차단판(400a)은 콜리메이터 케이스(200)의 내부 공간으로 슬라이드 삽입시키는 방식으로 탈착 가능하게 결합될 수 있으며, 이를 위해 콜리메이터 케이스(200)에는 보조 엑스레이 차단판(400a)의 삽입 위치를 가이드할 수 있는 가이드 레일(220)이 구비될 수 있다.
이상에서는 차단 어댑터 모듈(700)의 차단판 어댑터(300)가 지지 바디(310)와 회전 바디(320)로 이루어진 구성에 대해 설명하였으나, 차단판 어댑터(300)는 단순히 엑스레이 차단판(400)을 교체 가능한 형태로 결합시킬 수 있는 단순 구조로 형성될 수도 있다.
예를 들면, 차단판 어댑터(300)는 엑스레이 튜브(110)에 결합 고정되고, 일측에는 엑스레이 차단판(400)이 탈착 가능한 방식으로 결합될 수 있도록 별도의 어댑터 결합부가 형성될 수 있다. 이에 대응하여 엑스레이 차단판(400)은 차단판 어댑터(300)의 어댑터 결합부에 결합될 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
어댑터 결합부는 예를 들면, 결합 돌기의 형태로 형성될 수 있으며, 엑스레이 차단판(400)에는 결합 돌기와 삽입 결합될 수 있는 결합홈이 형성될 수 있다. 또한, 어댑터 결합부는 엑스레이 차단판(400)이 슬라이드 삽입될 수 있도록 결합 레일의 형태로 형성될 수 있고, 엑스레이 차단판(400)에는 이러한 결합 레일에 슬라이드 삽입 결합될 수 있도록 양측단부에 가이드 돌출부가 형성될 수 있다.
이는 예시적인 것으로 이외에도 다양한 결합 방식으로 엑스레이 차단판(400)이 차단판 어댑터(300)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터 케이스에 장착되는 가시광선 차단판의 장착 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광선 차단판의 형태를 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가시광선 표시 모듈(500)은 전술한 바와 같이 가시광선 램프(510), 반사 거울(520) 및 가시광선 차단판(530)을 포함하고, 콜리메이터 케이스(200)에 장착된다.
이때, 가시광선 빔을 차단하는 가시광선 차단판(530)은 엑스레이 차단판(400)의 종류에 따라 이에 대응되는 종류가 사용되며, 콜리메이터 케이스(200)의 전면에 탈착 가능하게 결합된다.
콜리메이터 케이스(200)의 전면에는 가시광선 빔이 통과하도록 가시광선 투과홀(201)이 형성되며, 가시광선 투과홀(201)의 외측 영역에 가시광선 차단판(530)이 삽입 결합될 수 있도록 결합홀(202)이 형성된다. 가시광선 차단판(530)에는 결합홀(202)에 삽입 결합될 수 있는 결합 돌기(531)이 형성되어 결합 돌기(531)가 결합홀(202)에 삽입되는 방식으로 가시광선 차단판(530)이 콜리메이터 케이스(200) 전면에 탈착 가능하게 결합된다.
가시광선 차단판(530)은 전술한 바와 같이 투명한 아크릴판 등의 경량 재질로 제작될 수 있으며, 가시광선 빔이 통과하는 투명 영역(Z1)과 가시광선 빔이 차단 흡수되는 차단 영역(Z2)이 형성된다. 이때, 차단 영역(Z2)은 투명 아크릴판 등의 표면에 불투명 도료를 인쇄하여 인쇄층을 형성하는 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 가시광선 빔이 통과하는 투명 영역(Z1)은 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 엑스레이 빔의 조사 영역 전체를 표시하는 방식으로 중심 영역에 사각 형상과 같은 영역으로 형성될 수도 있고, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 엑스레이 빔의 조사 영역 중 외곽 라인을 표시하는 방식으로 구간구간 형성될 수도 있는 등 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 본체 케이스 110: 엑스레이 튜브
200: 콜리메이터 케이스 300: 차단판 어댑터
310: 지지 바디 320: 회전 바디
321: 제 1 회전 바디 322: 제 2 회전 바디
323: 힌지축 330: 회전축
400: 엑스레이 차단판 410: 관통홀
500: 가시광선 표시 모듈 510: 가시광선 램프
520: 반사 거울 530: 가시광선 차단판
Z1: 투명 영역 Z2: 차단 영역

Claims (10)

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  4. 피사체에 대한 엑스레이 이미지를 촬영하기 위해 피사체에 엑스레이 빔을 조사하는 휴대용 엑스레이 발생 장치에 있어서,
    전방을 향해 엑스레이 빔이 조사되도록 엑스레이 빔을 발생시키는 엑스레이 튜브가 내부 공간에 배치되는 본체 케이스;
    상기 엑스레이 튜브 또는 본체 케이스의 전방 외측면에 결합되어 상기 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정하는 차단 어댑터 모듈; 및
    상기 본체 케이스의 전방에 장착되는 콜리메이터 케이스
    를 포함하고, 상기 콜리메이터 케이스에는 상기 엑스레이 빔의 조사 영역을 육안 식별 가능한 형태로 표시할 수 있도록 가시광선을 조사하는 가시광선 표시 모듈이 장착되고,
    상기 차단 어댑터 모듈은
    일단이 상기 엑스레이 튜브 또는 본체 케이스의 전방 외측면에 결합되는 차단판 어댑터; 및
    상기 차단판 어댑터에 결합되며 상기 엑스레이 빔을 차단하는 재질로 중심부에는 상기 엑스레이 빔이 통과할 수 있는 관통홀이 형성되어 상기 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정하는 엑스레이 차단판
    을 포함하고, 상기 엑스레이 차단판은 교체 가능하도록 상기 차단판 어댑터에 탈착 가능하게 결합되며,
    상기 차단판 어댑터는
    상기 엑스레이 튜브에 결합 고정되고, 일측단부에 회전축이 형성되는 지지 바디; 및
    일측단부가 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 회전 바디
    를 포함하고, 상기 엑스레이 차단판은 상기 회전 바디에 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 휴대용 엑스레이 발생 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 차단판 어댑터는 상기 본체 케이스를 관통하여 상기 콜리메이터 케이스 내부 공간으로 연장 형성되며,
    상기 콜리메이터 케이스의 일측에는 상기 차단판 어댑터의 회전 바디를 회전 조작할 수 있도록 상기 콜리메이터 케이스의 내부 공간을 개폐할 수 있는 개폐 도어가 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 엑스레이 발생 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전 바디는
    직경 방향을 따라 분리 가능한 형태의 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디로 분리 형성되고, 상기 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디는 일단부에 힌지축이 형성되어 상기 힌지축을 통해 상호 회동 가능하게 결합되며,
    상기 엑스레이 차단판은 상기 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디가 상호 회동 접촉함에 따라 상기 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디의 내주면에 밀착 접촉되는 방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 휴대용 엑스레이 발생 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 바디와 제 2 회전 바디의 내주면에는 상기 엑스레이 차단판의 외주면이 삽입 가이드되도록 가이드 홈이 형성되고,
    상기 가이드 홈 및 상기 엑스레이 차단판에는 상기 엑스레이 차단판의 삽입 위치를 가이드하도록 위치 정렬홈 및 상기 위치 정렬홈에 삽입될 수 있는 위치 정렬 돌기가 서로 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 엑스레이 발생 장치.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콜리메이터 케이스의 내부 공간에는 상기 엑스레이 빔의 조사 영역을 한정할 수 있도록 별도의 보조 엑스레이 차단판이 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 휴대용 엑스레이 발생 장치.
  9. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가시광선 표시 모듈은
    상기 콜리메이터 케이스의 내부에 장착되어 가시광선 빔을 조사하는 가시광선 램프;
    상기 콜리메이터 케이스의 내부에 장착되어 상기 가시광선 램프에서 조사된 가시광선 빔을 상기 엑스레이 빔의 조사 경로와 동일한 조사 경로로 반사시키는 반사 거울; 및
    상기 반사 거울을 통해 반사되는 가시광선 빔이 상기 엑스레이 빔의 조사 영역에 대응되는 조사 영역을 갖도록 가시광선 빔의 조사 영역을 한정하는 가시광선 차단판
    을 포함하고, 상기 가시광선 차단판은 상기 콜리메이터 케이스에 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 휴대용 엑스레이 발생 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가시광선 차단판은 합성수지 재질의 투명 패널로 형성되며,
    상기 가시광선 차단판에는 가시광선 빔이 통과하는 투명 영역과 가시광선 빔이 차단되는 차단 영역이 형성되고, 상기 차단 영역은 불투명 도료를 인쇄하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 엑스레이 발생 장치.
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