KR102447283B1

KR102447283B1 - 초점 가변형 초음파 발진용 헤드

Info

Publication number: KR102447283B1
Application number: KR1020200077196A
Authority: KR
Inventors: 권승열; 김남훈
Original assignee: 권승열
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2022-09-26
Also published as: KR20210158629A

Abstract

본 발명은 초점 가변형 초음파 발진용 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 발진자부의 전후 위치를 변경하여 초음파의 집속점 높이를 조절할 수 있으며,초음파 발진자부의 전후 위치 조절 시 매질의 침습에 의한 고장 발생을 방지할 수 있는 초음파 발진용 헤드에 관한 것이다.

Description

초점 가변형 초음파 발진용 헤드{HIGH INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND APPARATUS}

석회건염 등의 치료를 위해 체외 충격을 발생시키는 치료 장치로써, 레이저보다 발달된 형태의 초음파를 이용한 치료 장치가 각광을 받고 있는 추세이다.

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

초음파 발진용 헤드는 본래 비(非) 침습적으로 내부 장기의 종양 등을 선택적으로 고온 응고시켜 암세포를 파괴하는 항암 치료 목적으로 주로 사용되었으나, 최근에는 항암 치료뿐만 아니라 석회건염 등의 치료 목적 또는 피부 리프팅, 잡티 제거, 비만 치료 등의 미용 치료 등에도 널리 활용되고 있다.

초음파 치료 장치에 관한 종래 기술로써, 등록특허 제10-1602820호가 있는데, 상기 등록특허는

이와 관련된 종래기술로써, 공개특허 제10-2008-0018989호, 공개특허 제10-2011-0091832호, 등록특허 제10-1177691호, 등록특허 제10-1307551호 등이 있는데,

이러한 종래기술들은 초음파를 집속시키는 트랜스듀서를 구비한 초음파 발진자부를 본체에 탈부착 가능한 카트리지에 내장하여, 카트리지를 교체 사용할 수 있도록 하고 있다.

그런데 상기 종래기술들의 카트리지는 초음파의 집속점 높이가 카트리지별로 고정되어 있기 때문에, 치료(시술) 목적, 치료 부위, 치료자의 특성 등에 따라 초음파가 집속되는 높이의 변경이 필요할 때마다, 그에 맞는 집속점 높이를 갖는 카트리지로 교체하여 치료해야 하므로, 사용이 매우 불편한 문제점이 있다.

또한 상기 종래기술들은 초음파의 집속점 위치를 육안으로 직접 확인할 수 없기 때문에 치료자의 숙련도 내지 감에만 의존하여 초음파의 집속점을 변경하여 치료를 행하는 바 치료의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

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

초음파 발진자부의 전후 위치를 변경하여 초음파의 집속점 높이를 조절할 수 있으며,초음파 발진자부의 전후 위치 조절 시 매질의 침습에 의한 고장 발생을 방지할 수 있는 초음파 발진용 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 초음파 발진용 헤드는,

전방의 매질 저장부를 형성하고 전후로 관통 형성된 가이드공을 갖는 내벽부와, 상기 내벽부의 후방에 장착부를 구비한 본체;

상기 매질 저장부에 내장되고, 초음파를 집속하는 도자를 구비한 초음파 발진자부;

상기 초음파 발진자부의 전후 위치를 조절하여, 초음파의 집속점 높이를 조절할 수 있는 위치 조절수단;

매질을 통해 상기 초음파 발진자부에서 전달된 열을 냉각시키는 냉각수단;을 포함하되,

상기 위치 조절수단은,

상기 가이드공에 끼워져 상기 초음파 발진자부의 후단에 결합되고 후면이 개구되어 길이방향으로 형성된 암나사부를 구비한 이동관,

상기 장착부에 장착되며, 상기 암나사부에 끼워져 나사 결합되어 상기 이동관을 전후진시키는 구동기어를 구비한 모터,

상기 이동관을 둘러싸면서 전, 후단이 상기 초음파 발진자부의 후면과 상기 내벽부의 전면에 연결되며, 전후로 신축 가능하게 형성되어 상기 이동관 둘레를 기밀시키는 기밀부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 초음파 발진용 헤드에서,

상기 기밀부재는 길이방향으로 복수개의 주름부가 형성된 주름관인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 초음파 발진용 헤드에서,

상기 냉각수단은,

상기 내벽부의 전면에 결합되고, 상기 가이드공에 대응하는 끼움홀을 구비한 열전도판,

상기 열전도판에서 상기 내벽부를 관통하여 상기 장착부를 향해 돌출된 방열판,

상기 방열판의 외면에 접하는 열전소자,

상기 열전소자의 외면에 접하며, 냉각수가 순환하는 냉각블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 초음파 발진용 헤드에서,

상기 본체는 상기 내벽부의 후면에 구비된 접촉센서를 포함하고,

상기 이동관은 상기 내벽부의 후방에서 이동관과 함께 전후진하면서 상기 접촉센서에 접촉 가능한 원점 조정용 접촉돌기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초점 가변형 초음파 발진용 헤드는,

초음파 발진자부의 전후 위치 조절을 통해 집속점 높이를 정확하게 변경하여 사용할 수 있으며, 초음파 발진자부의 전후 위치 조절 중 매질이 침습하여 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있고,

매질을 이용한 수랭식 냉각 수단을 통해 도자의 열을 방열시켜 냉각함으로써, 도자의 사용 연한을 증대시키고,

초음파 발진자부의 원점 세팅을 통해 집속점 높이를 정밀하게 변경하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 발진용 헤드의 외관 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 발진용 헤드의 종 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 발진용 헤드의 횡 단면도.
도 4a, 도 4b는 본 발명에 따른 초음파 발진용 헤드의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 쿼드링을 개략적으로 도시한 정면도 및 요부 단면도.

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 초점 가변형 초음파 발진용 헤드를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 초점 가변형 초음파 발진용 헤드를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 초음파 집속점의 높이 변경을 가능하게 하는 초점 가변형 초음파 발진용 헤드에 관한 것으로, 도 1 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 크게 본체(10), 초음파 발진자부(20), 위치 조절수단(30), 냉각수단(40)을 포함한다.

상기 본체(10)는 초음파 발진용 헤드의 하우징으로써, 전방의 매질 저장부(11)를 형성하고 전후로 관통 형성된 가이드공(12a)을 갖는 내벽부(12)와, 상기 내벽부(12)의 후방에 형성된 장착부(13)를 구비한다.

구체적으로, 상기 본체(10)는 전면이 개구되며 상기 매질 저장부(11)와 내벽부(12)를 갖는 전면 하우징(10A)과, 상기 전면 하우징(10A)의 후면에 결합되고 상기 장착부(13)를 갖는 후면 하우징(10B)과, 상기 전면 하우징(10A)의 전단측 개구부를 밀폐시키는 전면 캡(10C)을 포함한다.

상기 내벽부(12)의 전면에는 상기 가이드공(12a)과 연결되면서 방열판(42)이 장착되는 끼움홈(41a)을 구비한 열전도판(41)이 결합되어 있고, 이동관(31)에 외삽되는 기밀부재의 전, 후단이 이동관(31)과 열전도판(41) 사이에 연결되어 이동관(31)이 매질 저장부(11)로부터 밀폐된다.

그리고 상기 전면 캡(10C)은 투광패드(16)를 상기 전면 하우징(10A)의 전단측 개구부에 장착하여 매질 저장부(11)를 밀폐하며, 이에 전면 하우징(10A)의 내부에 음파 및 열전달 매체인 물 등의 매질이 채워져 저장된다.

그리고 상기 후면 하우징(10B)은 후단 커넥터(15)를 구비하여 초음파 발생 등을 위해 전원 등을 초음파 발진자부(20)로 공급하는 케이블 및 냉각수 순환 호스(미도시)가 연결된다.

상기 초음파 발진자부(20)는 상기 후면 하우징(10B)의 버튼(14)을 통해 상기 장착부(13)에 장착된 피씨비(미도시)의 제어 신호를 받아서 초음파를 발생시키는 것으로, 상기 매질 저장부(11)에 내장되고, 초음파를 집속하는 도자(21)를 포함한다.

상기 도자(21)는 후방측으로 오목하게 형성된 반구형 판으로, 내부 캡으로 결합된 후면의 내부몸체(22)가 상기 이동관(31)의 전단부에 연결되어 있다.

상기 내부몸체(22)는 둘레 방향으로 배열된 복수개의 통과공(22a)을 구비하여, 도자(21)와 내부몸체(22) 사이의 공간에 매질이 채워져 음파 및 열전달 매체로 사용되며, 미설명 도면부호 22b는 전극(미도시)이 장착되는 장착공(22b)으로, 피씨비에 연결된 전극이 열전도판(41)을 관통해 기밀부재의 내부 공간을 지나 상기 장착공(22b)에 장착되면서 초음파 발진자부(20)에 초음파를 발생시킨다.

이렇게 발생된 초음파는 음파 전달 매체인 매질을 통과해 도자(21)를 지나면서 하나의 점으로 집속되도록 투광패드(16)를 통과해 조사되어 석회건염 등의 치료가 이루어지는데, 이때 도자(21)에 의해 집속되는 초점의 높이(전후 위치)를 변경하기 위해 상기 위치 조절수단(30)이 사용된다.

상기 위치 조절수단(30)은, 상기 초음파 발진자부(20)의 전후 위치를 조절하여, 초음파의 집속점 높이를 조절하는 것으로,

상기 가이드공(12a)에 끼워져 상기 초음파 발진자부(20)의 후단에 결합되고 후면이 개구되어 길이방향으로 형성된 암나사부를 구비한 이동관(31),

상기 장착부(13)에 장착되며, 상기 암나사부에 끼워져 나사 결합되어 상기 이동관(31)을 전후진시키는 구동기어(32a)를 구비한 모터(32),

상기 이동관(31)을 둘러싸면서 전, 후단이 상기 초음파 발진자부(20)의 후면과 상기 내벽부(12)의 전면에 연결되며, 전후로 신축 가능하게 형성되어 상기 이동관(31) 둘레를 기밀시키는 기밀부재를 포함한다.

상기 이동관(31)은 원형의 단면을 가지면서 후면이 개구된 파이프형 부재로써, 중공부의 내주면(31a)에 나사산(미도시)이 구비되어 암나사부가 형성되어 있으며, 상기 내부몸체(22)의 후면에 볼트로 결합되어 이동관(31)이 전후진함에 따라 초음파 발진자부(20), 즉 도자(21)의 전후 위치가 변경되면서 초음파의 집속점 높이가 가변된다.

상기 모터(32)는 상기 장착부(13)에 장착된 엔코더 모터로써, 회전축에 연결된 구동기어(32a)가 상기 암나사부에 끼워져 나사 결합되어 모터(32) 작동에 따라 구동기어(32a)가 양방향 회전하면서 이동관(31)을 전후진시켜 초음파 발진자부(20)의 전후 위치를 변경한다.

이때 암나사부가 형성되는 이동관(31)의 내부에는 구동기어(32a)가 구비되어 있는 바, 초음파 발생을 위한 전극 또는 전극이 연결된 전선이 이동관(31)의 외부를 통과하여 내부몸체(22)에 연결될 수밖에 없고, 이때 전면 하우징(10A) 내부에는 매질이 채워져 있으므로 전극 등의 부품이 매질에 노출되지 않도록 상기 기밀부재가 이동관(31)에 외삽되어 내부를 밀폐시킨다.

상기 기밀부재는 길이방향으로 복수개의 주름부가 형성된 주름관(자바라)(33)로 이루어지며, 주름관(33)의 전후 양단이 내부몸체(22)의 후면 및 열전도판(41)의 전면에 끼워져 결합되어, 이동관(31)의 전후진 시 주름관(33)이 신축되면서 기밀 상태를 유지시킨다.

따라서 모터(32)에 의해 이동관(31)이 전후진하여 위치가 변경되더라도 상기 주름관(33)에 의해 매질이 내부로 침습되지 않아 매질이 후방 장착부(13)의 모터(32) 및 피씨비 등으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

이어서 상기 냉각수단(40)은, 매질을 통해 상기 초음파 발진자부(20)에서 전달된 열을 냉각시키는 것으로,

상기 내벽부(12)의 전면에 결합되고, 후면에 상기 가이드공(12a)보다 큰 내경의 끼움홈(41a)을 구비한 열전도판(41),

상기 끼움홈(41a)에 끼워져 상기 열전도판(41)과 내벽부(12) 사이에 고정되는 끼움부(42a)와, 상기 끼움부(42a)의 내측 단부에서 후방으로 절곡 연결되어 상기 이동관(31)의 외측에서 상기 가이드공(12a)으로 끼워져 상기 내벽부(12)를 관통하여 상기 장착부(13)를 향해 돌출된 방열부(42b)로 이루어진 방열판(42),

상기 방열판(42)의 외면에 접하는 열전소자(43),

상기 열전소자(43)의 외면에 접하며, 냉각수가 순환하는 냉각블록(44)을 포함한다.

상기 끼움홈(41a)은 상기 가이드공(12a)보가 큰 내경의 사각 단면을 갖는 구멍으로, 열전도판(41)과 내벽부(12) 사이에 상기 방열판(42)이 끼움 결합되어 장착된다.

상기 열전도판(41)은 상기 주름관(33)의 장착 및 매질을 이용한 열전달에 사용되는 것으로, 내벽부(12)의 전면 사이에 오링(도면 부호 미표기)으로 기밀되어 결합된다.

상기 방열판(42)은 상기 끼움홀(42a)에서 가이드공(12a)을 통과하여 장착부(13)의 내부 공간으로 돌출되게 결합되며, 열전도판(41)으로부터 전달받은 열을 상기 열전소자(43)로 전달한다.

상기 열전소자(43)는 두 개의 다른 금속이 양끝만 서로 접합한 상태에서 양쪽에 전기를 흘려주면 한 금속에서는 열을 흡수하고, 다른 금속에서는 열을 방출하는 펠티어(Peltier) 효과를 이용한 냉각 모듈(TEM; Thermoelectric Module, 속칭 펠티어 소자)로써, 통상적으로 냉각팬이나 냉동기 등 여러 산업 분야에서 사용되는 열전 모듈을 말한다.

본 발명은 상기 열전소자(43)를 통해 전면 하우징(10A) 내부, 보다 엄밀하게는 도자(21)에서 발생하는 발열이 매질을 통해 열전도판(41)과 방열판(42)을 거쳐 냉각블록(44)으로 전달되도록 하고, 이렇게 전달된 고열이 냉각블록(44)의 냉각수에 의해 냉각되게 함으로써 매질을 통한 도자(21)의 발열을 해소해 도자(21)를 냉각시켜, 도자(21)가 열에 의해 손상되는 것을 방지해 도자(21)의 내구성을 증대시킨다.

상기 냉각블록(44)은 냉각수 순환 유로(44a)가 'ㄷ'자형으로 관통하여 형성되어 있는 것으로, 유로(44a)의 양단에 구비된 한 쌍의 노즐(44b)에 냉각수 순환 호스가 각각 연결되어 냉각수가 순환한다.

상기 노즐(44b)은 유로(44a)의 양단에 연결된 한 쌍으로 이루어져, 하나의 노즐(44b)로는 냉각수가 공급되고 다른 하나의 노즐(44b)은 냉각수가 배출된다.

상기 열전소자(43)는 열을 흡수하는 내측 흡열면이 상기 방열판(42)에 접촉하고 열이 방출되는 외측 방열면이 상기 냉각블록(44)에 접촉하게 장착됨으로써, 전면 하우징(10A)에 내장된 도자(21)에서 발생한 열이 후면 하우징(10B)에 내장된 냉각블록(44)으로 전달되고, 이렇게 전달된 발열은 냉각수가 순환되면서 해소되는 구성이다.

따라서 본 발명은 음파 전달 매체인 매질을 이용해 도자(21)의 열을 흡수해서 방열판(42)으로 방출할 때 열전소자(43)로 내부의 열 방출을 극대화함과 동시에, 열전소자(43)를 냉각수로 지속적으로 냉각시킴으로써 열전소자(43)가 허용 온도 이상으로 승온되어 손상되는 것을 방지하여 냉각 효율이 뛰어나면서 안정적인 냉각을 보장할 수 있다.

이는 열전소자(43)가 펠티어 효과를 통해 흡열면에 냉기가 서릴 정도로 냉각 효율이 뛰어난 반면에 최고 냉각 능력에 도달할 후에는 열전소자(43)의 방열면을 허용 온도 이하로 냉각시키지 않을 경우 열전소자(43)의 전기적 연결에 단락이 생겨 파손될 수 있는 것에 기인한 것으로, 수랭식 냉각수단(40)을 통해 상기와 같은 문제를 해결하여, 도자(21)에 대한 안정적인 열해소를 보장함으로써 초음파 발진자부(20)의 사용 수명을 연장할 수 있다.

미설명 도면 부호 45는 냉각블록(44)을 내벽부(12)의 후면에 장착하기 위한 브래킷이다.

한편 상기 본체(10)는 상기 내벽부(12)의 후면에 구비된 접촉센서(17)를 포함하고,

상기 이동관(31)은 상기 내벽부(12)의 후방에서 이동관(31)과 함께 전후진하면서 상기 접촉센서(17)에 접촉 가능한 원점 조정용 접촉돌기(31b)를 포함한다.

상기 접촉센서(17)는 물리적 접촉 시 해당 신호를 피씨비에 전송하는 것으로, 상기 내벽부(12)의 후면 상부 또는 하부(도면에서는 가이드공(12a)의 하부에 접촉센서(17)가 구비된 것으로 도시되어 있음.)에 장착되며,

상기 접촉돌기(31b)는 상기 접촉센서(17)가 위치한 방향의 끼움홈(41a) 내측단에 끼워져 구비된다.

따라서 상기 이동관(31)이 최대한 전방으로 이동하였을 때, 상기 접촉돌기(31b)가 상기 접촉센서(17)에 접촉하면서 이동관(31)의 원점을 인식하게 되고,

이렇게 원점이 조정되면 제어 피씨비가 모터(32)의 회전수 등을 계산해 초음파 발진자부(20)의 전후 위치, 즉 초음파의 집속점 높이를 정확하게 제어하여 맞출 수 있다.

한편 상기 열전도판(41)과 내벽부(12)는 오링(도면부호 미표기)으로 틈새가 기밀되어 매질의 누설을 방지하는데, 모터(32) 작동 및 이동관(31)의 전후진에 의한 진동 등으로 인해 오링의 기밀성 저하가 발생할 수 있다.

이에 본 발명은 일반적인 원형 단면의 오링을 대신해 쿼드링(R)으로 기밀성을 높이면서 쿼드링(R)의 장착을 쉽게 할 수 있도록 하였다.

구체적으로 상기 열전도판(41)의 후면 또는 내벽부(12)의 전면에는 둘레방향으로 형성된 링 장착홈(미도시)이 구비되고,

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 링 장착홈에 끼워지며, 사각 단면의 모서리부가 호 형상으로 돌출되어 형성된 립부(R1)를 갖는 쿼드링(R)을 포함하되,

상기 쿼드링(R)은 립부(R1)들의 중앙에 길이방향으로 형성된 끼움공(R2)과, 상기 끼움공(R2)의 일측으로 개구되어 형성된 삽입홈(R3)을 포함하고,

상기 끼움공(R2)의 내주면에 밀착되는 원형의 탄성링부(E1), 상기 탄성링부(E1)의 양단에서 'X'자 형으로 교차되어 상기 삽입홈(R3)에 끼워지게 연결된 연결부(E2), 상기 연결부(E2)의 외측 단부에서 상기 립부(R1)보다 돌출되게 연결된 누름부(E4)로 이루어진 탄성 변형부재(E)를 포함하여,

상기 쿼드링(R)을 상기 링 장착홈에 끼운 후, 상기 열전도판(41)과 내벽부(12)를 결합하면, 상기 링 장착홈을 덮는 접면이 상기 누름부(E4)를 누르면서 상기 탄성링부(E1)가 벌어져, 각 립부(R1)가 링 장착홈의 모서리에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

상기 쿼드링(R)은 고무나 실리콘 등의 가요성 소재로써, 일측 립부(R1)들 사이 오목부의 외면이 상기 삽입홈(R3)으로 절개되어 있어 상기 끼움공(R2)을 중심으로 립부(R1)들이 벌어질 수 있다.

이러한 쿼드링(R)은 상기 끼움공(R2)을 따라 상기 삽입홈(R3)이 소정 간격 이격하여 다수개 배열되어 있으며, 이때 쿼드링(R)의 내경이 링 장착홈의 외경보다 크면서, 쿼드링(R)의 외경이 링 장착홈의 내경보다 작게 형성된다. 즉, 쿼드링(R)의 폭 너비가 링 장착홈보다 작게 형성된다.

상기 탄성 변형부재(E)는 상기 쿼드링(R)과 대응하는 원형 링 형상의 탄성링부(E1)가 파이프 형태로 상기 끼움공(R2)에 끼워져 장착되며, 이때 탄성링부(E1)를 따라 상기 연결부(E2)와 누름부(E4)가 소정 간격 이격하여 배열되게 연결되어 있다.

또한 상기 연결부(E2)와 누름부(E4)는 끼움공(R2)의 내주면과 립부(R1)의 외주면 사이의 거리보다 더 길게 형성된 연장부(E3)로 연결되어 있어, 탄성 변형부재(E)를 쿼드링(R)의 끼움공(R2)에 장착하면 삽입홈(R3)으로 노출되는 누름부(E4)가 립부(R1)의 외면보다 더 돌출된다.

따라서 이러한 쿼드링(R)과 탄성 변형부재(E)의 조립체를 열전도판(41) 또는 내벽부(12)에 구비된 링 장착홈에 끼우고 열전도판(41)을 내벽부(12)의 전면에 접하게 결합하면, 링 장착홈을 덮는 접면(예를 들어 도면과 같이 열전도판(41)에 링 장착홈이 구비될 경우 내벽부(12)의 전면)이 일측 립부(R1)들보다 돌출된 누름부(E4)를 누르게 된다.

이렇게 누름부(E4)가 눌리면, 'X'자형으로 교차된 연결부(E2)가 탄성링부(E1)를 벌리게 되고, 탄성링부(E1)가 벌어져 직경이 확장되면, 단면을 기준으로 쿼드링(R)의 립부(E1)들이 벌어지면서 링 장착홈의 모서리들에 밀착되어 기밀성이 증대된다.

이때 일반적인 원형 단면의 오링에 비해 쿼드링(R)은 립부(R1)들로 인해 링 장착홈에 끼움 장착하는 것이 어려운데, 본 발명의 쿼드링(R)은 링 장착홈의 폭 너비보다 작은 너비를 가지고 있기 때문에, 쿼드링(R)을 쉽게 끼워서 장착할 수 있고,

쿼드링(R)이 장착된 상태에서 열전도판(41)과 내벽부(12)가 서로 조립되면, 탄성 변형부재(E)로 쿼드링(R)의 폭 너비가 넓어지면서 립부(R1)들이 링 장착홈의 모서리에 밀착되어 쿼드링(R)을 이용한 기밀성 향상 효과를 제공할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 초점 가변형 초음파 발진용 헤드를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 본체 20 : 초음파 발진자부
30 : 위치 조절수단 40 : 냉각수단

Claims

전방의 매질 저장부(11)를 형성하고 전후로 관통 형성된 가이드공(12a)을 갖는 내벽부(12)와, 상기 내벽부(12)의 후방에 장착부(13)를 구비한 본체(10);
상기 매질 저장부(11)에 내장되고, 초음파를 집속하는 도자(21)를 구비한 초음파 발진자부(20);
상기 초음파 발진자부(20)의 전후 위치를 조절하여, 초음파의 집속점 높이를 조절할 수 있는 위치 조절수단(30);
매질을 통해 상기 초음파 발진자부(20)에서 전달된 열을 냉각시키는 냉각수단(40);을 포함하되,
상기 위치 조절수단(30)은,
상기 가이드공(12a)에 끼워져 상기 초음파 발진자부(20)의 후단에 결합되고 후면이 개구되어 길이방향으로 형성된 암나사부를 구비한 이동관(31),
상기 장착부(13)에 장착되며, 상기 암나사부에 끼워져 나사 결합되어 상기 이동관(31)을 전후진시키는 구동 기어(32a)를 구비한 모터(32),
상기 이동관(31)을 둘러싸면서 전, 후단이 상기 초음파 발진자부(20)의 후면과 상기 내벽부(12)의 전면에 연결되며, 전후로 신축 가능하게 형성되어 상기 이동관(31) 둘레를 기밀시키는 기밀부재를 포함하고,
상기 냉각수단(40)은,
상기 내벽부(12)의 전면에 결합되고, 후면에 상기 가이드공(12a)보다 큰 내경의 끼움홈(41a)을 구비한 열전도판(41),
상기 끼움홈(41a)에 끼워져 상기 열전도판(41)과 내벽부(12) 사이에 고정되는 끼움부(42a)와, 상기 끼움부(42a)의 내측 단부에서 후방으로 절곡 연결되어 상기 이동관(31)의 외측에서 상기 가이드공(12a)으로 끼워져 상기 내벽부(12)를 관통하여 상기 장착부(13)를 향해 돌출된 방열부(42b)로 이루어진 방열판(42),
상기 방열부(42b)의 외측면에 접하는 열전소자(43),
상기 열전소자(43)의 외면에 접하며, 냉각수가 순환하는 냉각블록(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발진용 헤드.
제 1 항에 있어서,
상기 기밀부재는 길이방향으로 복수개의 주름부가 형성된 주름관(33)인 것을 특징으로 하는 초음파 발진용 헤드.
제 2 항에 있어서,
상기 본체(10)는 상기 내벽부(12)의 후면에 구비된 접촉센서(17)를 포함하고,
상기 이동관(31)은 상기 내벽부(12)의 후방에서 이동관(31)과 함께 전후진하면서 상기 접촉센서(17)에 접촉 가능한 원점 조정용 접촉돌기(31b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발진용 헤드.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열전도판(41)과 내벽부(12) 사이의 틈새를 기밀시키는 쿼드링(R)을 포함하되,
상기 열전도판(41)의 후면 또는 내벽부(12)의 전면에는 둘레방향으로 형성된 링 장착홈이 구비되고,
상기 링 장착홈에 끼워지며, 사각 단면의 모서리부가 호 형상으로 돌출되어 형성된 립부(R1)를 갖는 쿼드링(R)을 포함하고,
상기 쿼드링(R)은,
상기 쿼드링(R)은 립부(R1)들의 중앙에 길이방향으로 형성된 끼움공(R2)과, 상기 끼움공(R2)의 일측으로 개구되어 형성된 삽입홈(R3)을 포함하고,
상기 끼움공(R2)의 내주면에 밀착되는 원형의 탄성링부(E1), 상기 탄성링부(E1)의 양단에서 'X'자 형으로 교차되어 상기 삽입홈(R3)에 끼워지게 연결된 연결부(E2), 상기 연결부(E2)의 외측 단부에서 상기 립부(R1)보다 돌출되게 연결된 누름부(E4)로 이루어진 탄성 변형부재(E)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 발진용 헤드.