KR20160106941A

KR20160106941A - 광원 수냉식 엔드스코프 시스템

Info

Publication number: KR20160106941A
Application number: KR1020150029708A
Authority: KR
Inventors: 이호식
Original assignee: (주)참메드
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-09-13

Abstract

광원 수냉식 엔드스코프 시스템이 개시된다. 광원 수냉식 엔드스코프 시스템은, 광 가이드 튜브 및 상기 광 가이드 튜브를 통해 전달된 객체 내부의 영상 이미지를 획득하는 이미지 센서를 포함하는 엔드스코프 핸드피스; 및 상기 이미지 센서로부터 전달된 영상 이미지를 처리하는 처리유닛을 내부에 갖춘 본체를 포함하며, 상기 엔드스코프 핸드피스는, 상기 객체 내를 조명하기 위해 광을 만들어 상기 광 가이드 튜브 내로 제공하는 엘이디 광원을 포함하며, 상기 본체에는 상기 엘이디 광원을 수냉시키기 위한 광원 수냉유닛이 제공되며, 상기 광원 수냉유닛은 냉각수 순환 라인과, 상기 냉각수 순환 라인에 설치된 냉각수 탱크 및 워터 펌프를 포함하며, 상기 냉각수 순환 라인은 냉각수 공급 호스와 냉각수 리턴 호스를 포함하되, 상기 냉각수 공급 호스는 상기 엘이디 광원과 접촉하는 열교환부에 접속된다.

Description

광원 수냉식 엔드스코프 시스템{LIGHT SOURCE WATER COOLING TYPE ENDSCOPE SYSTEM}

본 발명은 건(gun) 형태의 엔드스코프 핸드피스를 갖는 엔드스코프 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 광원, 더 구체적으로는, 엘이디 광원 동작시, 엘이디 광원 및 드라이버에서 발생한 열을 냉각수로 냉각시키도록 구성된 광원 수냉식 건 엔드스코프 시스템에 관한 것이다.

의료용 내시경 검사, 진단, 치료 목적으로 전자 엔드스코프 시스템이 이용되고 있다. 더 나아가, 전자 엔드스코프 시스템은 비의료 검사 목적으로도 활용되고 있다. 전자 엔드스코프 시스템은 엔드스코프 핸드피스와, 그 엔드스코프 핸드피스와 연결된 본체를 포함한다. 엔드스코프 핸드피스는 대상 객체의 내부 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서와 대상 객체의 내부를 조명하기 위한 엘이디 광원을 내부에 포함한다. 또한, 본체 내에는 엔드스코프의 핸드피스로부터 받은 이미지 정보를 처리하는 처리유닛 등이 포함된다.

엔드스코프 핸드피스는 하부에 엘이디 광원과 이를 구동하는 드라이버 등을 구비한다. 또한 엔드스코프 핸드피스는 객체 내부로 삽입되는 말단부를 포함하며, 엘이디 광원에서 발생된 광이 말단부를 통해 객체 내를 조명한다. 또한, 엔드스코프 핸드피스는 말단부를 통해 객체 내 이미지를 획득하기 위해 이미지 센서를 내부에 포함한다.

엔드스코프 핸드피스는 고출력 엘이디를 광원으로 이용하므로, 엘이디 광원 동작시에 엘이디 광원 및 드라이버에서 많은 열이 발생한다. 과도한 열은 엔드스코프 시스템의 신뢰성 있는 이용을 저해하며, 더 나아가, 객체로 열이 전달되는 것을 야기할 수 있다. 또한, 엔드스코프 핸드피스가 작은 크기를 유지해야 하는 제품 특성을 가져야 하므로, 냉각에 더욱 많은 신경을 써야 한다.

US2014/0228638(2014. 08. 14.)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 엘이디 광원 동작시 과도한 열이 발생하는 엘이디 광원 및 드라이버를 수냉 방식으로 냉각하도록 되어 있어서, 신뢰성이 크게 향상된 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템은, 광 가이드 튜브 및 상기 광 가이드 튜브를 통해 전달된 객체 내부의 영상 이미지를 획득하는 이미지 센서를 포함하는 엔드스코프 핸드피스; 및 상기 이미지 센서로부터 전달된 영상 이미지를 처리하는 처리유닛을 내부에 갖춘 본체를 포함하며, 상기 엔드스코프 핸드피스는, 상기 객체 내를 조명하기 위해 광을 만들어 상기 광 가이드 튜브 내로 제공하는 엘이디 광원을 포함하며, 상기 본체에는 상기 엘이디 광원을 수냉시키기 위한 광원 수냉유닛이 제공되며, 상기 광원 수냉유닛은 냉각수 순환 라인과, 상기 냉각수 순환 라인에 설치된 냉각수 탱크 및 워터 펌프를 포함하며, 상기 냉각수 순환 라인은 냉각수 공급 호스와 냉각수 리턴 호스를 포함하되, 상기 냉각수 공급 호스는 상기 엘이디 광원과 접촉하는 열교환부에 접속된다.

일 실시예에 따라, 상기 열교환부는 냉각수가 통과하는 통로를 구비한 채 상기 엘이디 광원과 직접 접촉하도록 배치된다.

일 실시예에 따라, 상기 냉각수 리턴 호스를 통해 상기 냉각수 탱크로 회수된 냉각수를 다시 냉각하기 위해 상기 냉각수 탱크 내에 설치된 펠티어 소자를 더 포함한다.

일 실시에에 따라, 상기 엔드스코프 시스템은 상기 엘이디 광원의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서에서 측정된 상기 엘이디 광원의 온도 정보를 기초로, 상기 워터 펌프와 상기 펠티어 소자를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 엘이디 광원 동작시, 과도한 열이 발생하는 엘이디 광원 및 드라이버를 수냉 방식으로 냉각하도록 되어 있어서, 신뢰성이 크게 향상된 광원 수냉식 엔드스코프 시스템이 구현된다. 본 발명에 따르면, 엘이디 광원을 냉각수로 냉각시키는 수냉 방식을 따르는데, 수냉방식은 저온의 냉각수를 이용하여 엘이디 광원을 냉각하므로, 자연 공랭식이나 강제 공랭방식에 비해, 냉각효과가 매우 높다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 설명하기 위한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템의 광원 수냉유닛 제어를 위한 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

이하 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 첨부된 도면들 및 이에 관한 설명은 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 제시된 것이다. 따라서, 도면들 및 설명이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 설명하기 위한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 설명하기 위한 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템을 설명하기 위한 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템의 광원 수냉유닛 제어를 위한 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수냉식 엔드스코프 시스템은 본체(1)와, 상기 본체(1)와 전기적으로 연결된 엔드스코프 핸드피스(2)를 포함한다. 본체(1)의 외부면에는 브라켓(3a)에 의해 엔드스코프 핸드피스(2)를 거치하기 위한 거치대(3)가 연결된다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 엔드스코프 핸드피스(2)가 거치대(3)에 분리가능하게 거치되어 있음을 알 수 있다.

도 3 및 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 엔드스코프 핸드피스(2)는 광 가이드 튜브(21)와, 상기 광 가이드 튜브(21)의 후방에 배치된 이미지 센서(22)와, 상기 이미지 센서(22)를 수용하면서 상기 광 가이드 튜브(21)의 후방에 결합된 손잡이부(25) 등을 포함한다. 상기 이미지 센서(22)는 CMOS 또는 CCD 등의 소자일 수 있으며, 상기 광 가이드 튜브(21)를 통해 전달된 영상 이미지를 획득해 광파이버를 통해 본체 내 처리유닛으로 영상 이미지를 전달한다.

또한, 상기 엔드스코프 핸드피스(2)는 백색광을 만들어 상기 광 가이드 튜브(21) 내로 제공하는 엘이디 광원 모듈(23)을 포함한다. 본 실시예에서, 엘이디 광원 모듈(23)은 상기 광 가이드 튜브(21)의 하부에 분리가능하게 접속된다.

상기 엘이디 광원 모듈(23)은 모듈 하우징(232)과, 상기 모듈 하우징(232) 내에 설치된 엘이디 광원(234) 등을 포함한다. 엘이디 광원(234)은 피시비와, 그 피시비 상에 실장되는 엘이디, 그리고 엘이디를 구동시키는 드라이버 등을 포함할 수 있다. 엘이디는 서로 다른 파장의 광을 발하는 엘이디칩들의 조합 또는 엘이디칩과 형광체의 조합에 의해 백생광을 구현하는 백색 엘이디인 것이 바람직하다. 손잡이부(25)에 내장된 전력공급부는 상기 엘이디 광원(234)을 구동시키는 전력을 배선을 통하여 공급한다.

한편, 엘이디 광원(234)은 그 구동시 엘이디로부터 많은 열이 발생된다. 엘이디 및 이를 구동시키는 드라이버에 발생한 열은 시스템의 동작 신뢰성을 떨어뜨리며, 광 가이드 튜브(21)가 열전달 매체가 되어 원치 않게 객체로 열이 전달될 수 있다. 하지만, 본 실시예에 따른 엔드스코프 시스템은 엘이디 광원(234), 즉, 엘이디 및 그것을 구동시키는 드라이버 등을 수냉 방식으로 냉각시키는 광원 수냉유닛(4)을 포함하여 위와 같은 문제를 해결한다.

상기 광원 수냉유닛(4)의 주요 구성요소들(4)들은, 본체(1)에 배치된다. 본체(1)는, 상기 광원 수냉유닛(4)의 주요 구성요소들과 더불어, 상기 이미지 센서(22)에서 획득한 영상 정보를 처리하는 처리유닛 등을 내부에 포함한다.

상기 광원 수냉유닛(4)은 냉각수가 저장되는 냉각수 순환 라인(41)과, 상기 냉각수 순환 라인(41)에 설치된 냉각수 탱크(42) 및 워터 펌프(43) 등을 포함한다. 냉각수 순환 라인(41)은 냉각수 공급 호스(412)와, 냉각수 리턴 호스(414)를 포함한다. 냉각수 공급 호스(412) 말단에 설치된 커플러(412a)가 엘이디 광원(234)과 접촉하는 열교환부(235)에 분리가능하게 접속될 수 있다. 상기 열교환부(235)는 엘이디 광원(234)이 직접 접촉하는 한편, 냉각수가 흐르는 통로를 구비한다. 냉각수가 상기 열교환부(235)를 통과하면서 상기 엘이디 광원(234)을 냉각시킬 수 있다. 냉각수 리턴 호스(414)는 열교환부(235)의 하류 측에 접속되어, 엘이디 광원(234)에서 빼앗은 열에 의해 온도가 상승한 냉각수를 냉각수 탱크(42)로 회수시킨다.

상기 냉각수 탱크(42) 내에는 온도가 상승한 냉각수를 다시 냉각시키는 펠티어 소자(PT)가 설치된다. 상기 워터 펌프(43)는 상기 냉각수 탱크(42)의 하류 측에 배치된 채 상기 펠티어 소자(PT)에 의해 다시 냉각된 냉각수를 상기 냉각수 공급 호스(412)를 통해 상기 엘이디 광원(234) 측으로 공급한다. 이와 같이, 광원 수냉유닛(4)을 이용하여 냉각수 공급 - 냉각수의 리턴 - 냉각수 냉각 - 냉각수 공급을 반복함으로써, 엘이디를 포함하는 엘이디 광원(234)의 온도를 낮출 수 있다.

도 5를 참조하면, 제어부(6)는 상기 광원 수냉유닛(4)을 제어할 수 있도록 구성된다. 상기 광원 수냉유닛(4)의 제어에 이용되는 제어부(6)는 상기 본체 내 처리유닛의 일부로 제공되거나, 또는 상기 본체 내에 상기 처리유닛과 별도로 제공될 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 광원 수냉유닛(4)은 냉각수 순환 라인(41)과, 상기 냉각수 순환 라인(41)에 설치된 냉각수 탱크(42) 및 워터 펌프(43)를 포함하며, 상기 냉각수 순환라인(41)이 상기 엘이디 광원(234)과 접촉하는 열교환부(235)를 통과하도록 배치된다. 또한, 상기 냉각수 탱크(42)에는 온도가 상승하여 회수된 냉각수를 가열하는 펠티어 소자(PT)가 설치된다.

상기 엘이디 광원(234)의 온도 측정을 위해, 온도센서(TS)가 제공되며, 상기 제어부(6)는 상기 온도센서(TS)에서 측정된 온도 정보를 이용하여, 상기 워터 펌프(43)와 상기 펠티어 소자(PT)를 제어한다. 상기 온도센서(TS)에서 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 높으면, 상기 제어부(6)는 상기 워터 펌프(43)를 가동하여 상기 광원 수냉유닛(4)을 가동시킨다. 또한, 상기 제어부(6)는 상기 온도센서(TS)에서 측정된 온도 정보를 기초로 상기 펠티어 소자(PT)의 온도를 조절하여, 상기 냉각수의 온도를 상기 엘이디 광원(234)을 냉각시키기에 적합한 최적의 온도로 조정한다.

엔드스코프 시스템은, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 엔드스코프 핸드피스(2)가 거치대(3)에 정위치로 거치될 때, 엘이디 광원(234)을 강제적으로 오프시키는 비접촉식 광원 온/오프 스위칭 유닛(26)을 더 포함할 수 있다.

상기 광원 온/오프 스위칭 유닛(26)은 상기 거치대(3)에 설치되는 자석(262)과, 엔드스코프 핸드피스(2)의 손잡이부(25) 내에 설치된 리드스위치(264)를 포함한다. 상기 리드스위치(264)는 상기 자석(262)에서 발생한 자기장의 영향을 받을 때에만 상기 엘이디 광원(234)을 오프시키도록 되어 있다. 상기 손잡이부(23)가 상기 거치대(3) 내측에 정위치로 끼워져 거치될 때, 상기 리드스위치(264)는 상기 자석(262)의 자기장 영향을 받는 범위 내에 위치하게 된다.

1: 본체 2: 엔드스코프 핸드피스
3: 거치대 4: 광원 수냉유닛
21: 광 가이드 튜브 22: 이미지 센서
23: 엘이 광원 모듈 234: 엘이디 광원
41: 냉각수 순환라인 42: 냉각수 탱크
43: 워터 펌프 PT: 펠티어 소자
235: 열교환부 412: 냉각수 공급 호스
414: 냉각수 리턴 호스

Claims

광 가이드 튜브 및 상기 광 가이드 튜브를 통해 전달된 객체 내부의 영상 이미지를 획득하는 이미지 센서를 포함하는 엔드스코프 핸드피스; 및
상기 이미지 센서로부터 전달된 영상 이미지를 처리하는 처리유닛을 내부에 갖춘 본체를 포함하며,
상기 엔드스코프 핸드피스는, 상기 객체 내를 조명하기 위해 광을 만들어 상기 광 가이드 튜브 내로 제공하는 엘이디 광원을 포함하며,
상기 본체에는 상기 엘이디 광원을 수냉시키기 위한 광원 수냉유닛이 제공되며, 상기 광원 수냉유닛은 냉각수 순환 라인과, 상기 냉각수 순환 라인에 설치된 냉각수 탱크 및 워터 펌프를 포함하며, 상기 냉각수 순환 라인은 냉각수 공급 호스와 냉각수 리턴 호스를 포함하되, 상기 냉각수 공급 호스는 상기 엘이디 광원과 접촉하는 열교환부에 접속된 것을 특징으로 하는 광원 수냉식 엔드스코프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열교환부는 냉각수가 통과하는 통로를 구비한 채 상기 엘이디 광원과 직접 접촉하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광원 수냉식 엔드스코프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉각수 리턴 호스를 통해 상기 냉각수 탱크로 회수된 냉각수를 다시 냉각하기 위해 상기 냉각수 탱크 내에 설치된 펠티어 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 수냉식 엔드스코프 시스템.
제3항에 있어서,
상기 엘이디 광원의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서에서 측정된 상기 엘이디 광원의 온도 정보를 기초로, 상기 워터 펌프와 상기 펠티어 소자를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 수냉식 엔드스코프 시스템.