KR100805738B1 - 초음파 진단장치의 스캔 보조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 진단장치의 스캔 보조장치에 관한 것으로서, 구동모터의 정·역 회전력에 의해 반복 원호운동 되는 클램프부상에 프로브가 설치되어 일정 구간을 원호운동하도록 하여, 기존에 사용중인 초음파 장치에 추가로 설치가 가능하도록 함과 아울러 연속적인 볼륨 데이터를 일정한 간격으로 획득하여 3차원 영상의 화질 개선을 도모하는 효과가 있다.

초음파, 진단장치, 프로브, 스캔, 래크, 피니언, 구동모터

Description

초음파 진단장치의 스캔 보조장치{Scanning aid device of ultrasound examination}

도 1은 본 발명에 따른 초음파 진단장치의 스캔 보조장치를 전체적으로 나타내는 사시도.

도 2는 도 1의 스캔 보조장치를 분해하여 나타내는 분해 사시도.

도 3은 도 1의 스캔 보조장치의 내부구성을 나타내는 종단면도.

도 4는 도 1의 스캔 보조장치의 구동부를 나타내는 구성도.

도 5는 도 1의 스캔 보조장치의 작동상태를 나타내는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 클램프부 12: 지지프레임 14: 조절 레버

16: 고정판 20: 레버 22: 회전축

24: 가동축 30: 베드 32: 가이드홈

34: 래크기어 40: 구동부 40a: 스위치 단자

40b: 감지센서 42: 지지구 44: 피니언기어

46: 구동모터 50: 베이스 52: 손잡이

54: 받침부 60: 가이드 롤러

본 발명은 초음파 진단장치의 스캔 보조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존에 사용중인 초음파 장치에 추가로 설치되어 연속적인 볼륨 데이터를 일정한 간격으로 획득할 수 있도록 하여 3차원 영상의 화질 개선을 도모하는 초음파 진단장치의 스캔 보조장치에 관한 것이다.

통상적으로 초음파 진단장치를 이용하여 3차원 영상을 구현하기 위한 방법으로는 자동 스캐닝 방법을 사용하는 3차원 초음파 진단장치를 이용한 방법과, 2D프로브를 사용하는 2차원 초음파 장치에 애드온(add-on) 형태의 3차원 초음파 영상 솔루션을 연동하는 방법으로 크게 구분된다.

하지만, 3차원 초음파 진단장치의 경우 상당히 고가이면서 구조적으로 복잡하여 내구성 및 호환성이 떨어진다는 이유로 일반병원에서는 애드온(add-on) 형태의 3차원 초음파 영상 솔루션을 적용한 2차원 초음파 장치를 선호하고 있다.

그러나 2차원 초음파 장치는 프로브(probe)를 이동시키며 피검사체에 초음파를 방사한 후, 그 반사신호를 이용하여 생성된 영상프레임 데이터를 합성하여 3차원 영상을 획득하므로 프로브의 이동속도가 일정하지 않을 경우 조영 간격이 일정하지 않아 고품질의 3차원 영상을 얻을 수 없는 실정이다.

이에 따라 대한민국 특허 공개번호 제2006-76026호(명칭: 초음파 진단장치의 프로브의 초음파 진동자 회동장치)와 대한민국 특허 공개번호 제2006-38547호(명칭: 초음파 프로브 및 그 제조방법)에서 프로브 내부에 탐촉자를 모터에 의해 일정 구간을 반복 회동되도록 설치하여 고품질의 3차원 영상을 얻을 수 있도록 하는 초음파 진단장치의 프로브 탐촉자 회동장치에 관한 기술이 공개되어 있다.

그런데 상기 기술은 2차원 프로브를 이용하여 연속적으로 볼륨데이터를 획득하도록 한 것이나 다음과 같은 많은 문제점이 제기되었다.

첫째, 기존에 사용중인 2차원 초음파 진단장치를 활용하지 못하고, 탐촉자가 회동되도록 개량된 프로브 혹은 프로브를 포함한 초음파 검사장치를 재구매해야 하 문제점이 따랐다.

둘째, 탐촉자가 회동축을 기준으로 일정구간을 반복 회동하므로 탐촉자와 초음파진단장치의 본체를 연결하는 케이블이 반복적으로 꺾여지므로 손상될 우려가 상당히 크다.

셋째, 탐촉자가 반복 회동하므로 피사체와 마찰시 탐촉자에 마찰저항이 발생하면서 탐촉자를 포함하는 프로브 전체가 미세한 떨림이 발생되어 정밀도 있는 위치제어가 불가능하여 균일한 영상을 얻을 수 없으므로 탐촉자가 피사체에 직접적으로 접촉되지 않도록 프로브 케이스 상단에 커버가 설치되므로 커버가 오염되거나 변형된 경우 초음파의 방사 혹은 반사된 초음파를 검출함에 있어 잘못된 데이터를 발생시켜 부정확한 의학적 판단의 원인이 된다.

넷째, 상기 특허 공개번호 제2006-38547호에서 모터의 구동력이 구동벨트를 통하여 탐촉자로 전달되므로 구동벨트의 슬립현상으로 인해 동력전달이 정확하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

다섯째, 구동벨트의 슬립현상을 방지하기 위해 상기 특허 공개번호 제2006- 76026호에서 비틀림 토션스프링에 와이어 로프를 연결하여 모터의 동력을 탐촉자에 전달하고 있지만, 토션스프링이 모터의 정·역회전되는 변환 점에서 구동력을 흡수하여 동력전달이 정확하게 이루어지지 못하는 폐단이 따랐다.

그리고 미국특허 6,080,108호와 미국특허 5,487,388호 및 일본특개평3-292939호에 기존의 프로브를 별도의 스캔 보조장치를 사용하여 원호운동시키는 기술이 공개되어 있다.

그러나 미국특허 6,080,108호 및 5,487,388호는 프로브를 클램핑하는 부분을 모터의 동력을 전달받는 하나의 회전축을 통해서만 지하고 있어서 프로브의 회전시에 피접촉물과의 마찰과 같은 저항이 발생되면 프로브가 흔들려서 정확한 영상을 얻기가 어려움은 물론 회전축 상에 하중이 집중되어 모터 동력을 전달하는 기어트레인의 손상을 초래하고, 또한 제한된 사이즈의 프로브만 클램핑할 수 있어서 다양한 크기의 프로브에 적용할 수 없다.

또한, 일본특개평3-292939호에는 프로브를 고정된 위치에서 회전시키는 것이 아니라 원호운동시키며 위치를 이동시키고 프로브 종단에 설치된 진동자홀더를 모터와 벨트 및 풀리를 통해서 회전시키도록 하고 있어서, 3차원 영상은 얻을 수 없으며 프로브에 설치된 모터와 진동자홀더를 벨트와 풀리를 통해서 직접 연결하므로 구동중 진동 및 슬립현상이 발생되는 문제점이 있었다.

이에 따라 본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로서, 보다 상세하게는 기존에 사용중인 초음파 진단장치에 추가로 설치되어 사용가능하도록 설계되고, 탐촉자가 일정구간을 연속적으로 원호운동하는 중에 케이블이 손상되지 않는 구조를 가지며, 특히 탐촉자가 원호운동하는 중에 흔들림이 발생되지 않도록 하여 정밀도 있는 데이터를 획득하여 3차원 영상의 화질 개선을 도모하는 초음파 진단장치의 스캔 보조장치를 제공하기 위한 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 초음파 진단장치의 프로브가 장착되는 클램프부, 상기 클램프부와 결합되고 양단에 회전축과 가동축이 구비된 레버, 상기한 레버의 회전축이 관통되고 가동축이 회전축을 중심으로 원호운동하도록 가이드홈이 형성되며 상기 가이드홈과 인접한 위치에는 래크기어가 가이드홈을 따라 형성된 베드, 상기 베드 이면에 위치되어 일단에 상기 회전축이 회동되도록 설치되고 타단에 가동축이 설치되는 지지구에 래크기어와 치합되는 피니언기어 및 상기한 피니언기어를 구동하는 구동모터가 설치된 구동부 및, 상기한 베드와 결합되는 베이스를 포함하여 구성되어, 프로브가 흔들리지 않고 정밀도 있게 원호운동하도록 한다.

한편, 상기한 구성에서 클램프부는 지지프레임과, 지지프레임 상에 회동가능하게 설치되면서 좌·우나사부가 형성되는 조절 레버와, 조절 레버의 회전력에 의해 좌·우나사부와 나사결합되어 상호 역방향으로 이송되는 한 쌍의 고정판이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단장치의 스캔 보조장치를 전체적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 스캔 보조장치를 분해하여 나타내는 분해사시도이며, 도 3은 도 1의 스캔 보조장치의 내부구성을 나타내는 종단면도이며, 도 4는 도 1의 스캔 보조장치의 구동부를 나타내는 구성도이며, 도 5는 도 1의 스캔 보조장치의 작동상태를 나타내는 구성도이다.

본 발명은 기존에 사용중인 2차원 프로브의 이송을 기계적으로 제어하여 연속적인 볼륨 데이터를 일정한 간격으로 획득하기 위한 초음파 진단장치의 스캔 보조장치에 관한 것으로서, 상기 스캔 보조장치는 초음파 진단장치의 프로브(P)가 장착되는 클램프부(10), 상기한 클램프부(10)가 설치되는 레버(20), 가이드홈(32)과 래크기어(34)가 형성되어 레버(20)의 이동을 안내하는 베드(30) 및, 레버(20)에 연결되는 지지구(42)와 지지구(42)에 설치된 구동모터(46) 및 래크기어(34)와 맞물리는 피니언기어(44)를 포함하는 구동부(40), 상기 베드(30)와 결합되어 케이스를 형성하는 베이스(50)로 구성된다.

상기한 구성에서 클램프부(10)는 프로브(P)를 수용하도록 "ㄷ"자의 형상으로 형성된 지지프레임(12)과, 지지프레임(12)에 회동가능하게 설치되면서 좌·우나사부(14a)(14b)가 형성되는 조절 레버(14)와, 조절 레버(14)의 회전력에 의해 좌·우나사부(14a)(14b)와 나사결합되어 상호 역방향으로 이송되는 한 쌍의 고정판(16)으로 구성되어, 프로브(P)를 클램프 혹은 언클램프하는 것으로, 고정판(16)이 중심을 기준으로 좌우 역방향으로 동시에 이동되므로 사이즈에 관계없이 프로브(P)가 중앙 에 위치된다.

그리고 상기 한 쌍의 고정판(16)이 조절 레버(14)의 회동력에 의해 상호 역방향으로 이송시 고정판(16)이 유격 되거나 조절 레버(14)와 함께 회동되는 것을 방지하기 위해 고정판(16)의 후단에 면접되어 이송을 안내하는 보조바(16a)가 지지프레임(12) 상에 구비되는 것이 바람직하다.

레버(20)는 클램프부(10)에 체결되고 양단에 회전축(22)과 가동축(24)이 구비된다.

그리고 본 발명에 따른 베드(30)는 상기한 회전축(22)이 하단에 회동가능하게 설치되고 가동축(24)이 회전축(22)을 중심으로 원호운동하도록 가동축(24)과 대응되는 위치에 원호모양의 가이드홈(32)이 형성되며, 상기 베드(30)의 가이드홈(32)과 인접하는 이면에 래크기어(34)가 원호 모양으로 형성되고, 상기한 가동축(24)은 가이드홈(32)을 통하여 베드(30) 이면으로 돌출되어 구동부(40)와 연결된다.

상기한 구동부(40)는 레버(20)와 대응하는 베드(30) 이면에 위치되어 일단에 상기 회전축(22)이 회동되도록 설치되고 타단에 상기 가동축(24)이 설치되는 지지구(42)와, 래크기어(34)와 치합되는 피니언기어(44) 및, 지지구(42)에 수용되고 상기 피니언기어(44)가 설치된 구동모터(46)로 구성된다.

한편, 상기 구동부(40)의 구동모터(46)가 수용되는 지지구(42)는 다수의 방열공(42a)이 형성되고, 구동모터(46)와 지지구(42) 사이에 방진고무(42b)가 설치되어, 구동중에 진동이 방진고무(42b)에 의하여 흡수됨은 물론 지지구(42) 에 다수로 관통된 방열공(42a)을 통하여 구동모터(46)에서 발생되는 열이 신속하게 외부로 방출된다.

또한, 상기 구동부(40)를 구성하는 지지구(42)의 양단에 스위치 단자(40a)가 구비되고, 스위치 단자(40a)와 대응하는 베드(30) 상에 감지센서(40b)가 구비된다.

이와 같이 구성된 구동부(40)는 구동모터(46)의 구동력에 의해 피니언기어(44)가 래크기어(34)에 치합되어 래크기어(34)가 형성된 구간을 왕복 이송하며 원호운동하고, 이 과정에서 도 4에서처럼 스위치 단자(40a)가 래크기어(34)의 끝단 위치에 인접하게 구비된 감지센서(40b)에 감지되면 제어부(도시생략)에 의해 구동모터(46)의 구동력이 전환되어 원호운동이 반복적으로 수행된다.

그리고 상기 구동부(40)와 레버(20)가 회전축(22)을 중심으로 베드(30)상에서 원호운동시 프로브(P)의 흔들림이 발생되지 않도록 베드(20)의 양면에 위치하는 구동부(40)의 지지구(42)와 클램프부(10)의 지지프레임(12) 상에 가이드 롤러(60)를 베드(30)와 마찰되도록 각각 다수개 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 베이스(50)는 베드(20)와 결합되어 베드(20)의 이면에 구비된 구동부(40)를 수용하고, 상단부에 손잡이(52)와 하단부에 피검사체에 접촉되는 받침부(54)가 구비되며, 상기한 받침부(54)에는 피검사체 상에 긴밀하고 안정적으로 접촉되도록 저면에 연질의 패드(도시생략)가 부착되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 스캔 보조장치의 작동을 살펴보면, 우선 스캔 보조장치의 클램프부(10)에 초음파 진단장치의 프로브(P)를 삽입한 후 조절 레버(14)를 회동시켜 결속한다.

이어서 베이스(50)의 받침부(54)가 피검사체에 접촉되도록 지지한 상태로 프로브(P)를 진단할 피검사체에 인접하게 위치시키고, 시작스위치(도시생략)를 작동시켜면, 구동부(40)의 피니언기어(44)가 구동모터(46)의 동력에 의하여 베드(30)의 래크기어(34)에 치합되면서 원호운동을 반복적으로 수행하므로, 레버(20)가 함께 원호운동을 하면서 클램프부(10)에 설치된 프로브(P)가 원호운동을 하여 도 5와 같이 일정한 간격으로 피사체에 초음파를 방사하고 반사된 초음파를 검출하여 볼륨데이터를 연속 획득함으로써 3차원 영상의 화질이 개선된다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 기존에 사용중인 초음파 진단장치에 추가적으로 설치되어 사용되므로 장비구매에 따른 추가적인 비용부담이 저렴하고, 프로브 전체가 일정구간을 반복 원호운동 되어 검사작동중에 탐촉자에 연결된 케이블의 손상은 물론 고장 발생률이 현저하게 줄어드는 효과가 있다.

또한, 프로브를 고정하는 클램프부가 모터와 회전축 및 가동축을 통해서 연결되어 클램프부가 모터와 안정적으로 연결된 상태로 원호운동하므로 피사체에 직접적으로 접촉되거나 인접한 위치에서 초음파를 방사 및 반사된 초음파를 검출하여 검사 정밀도를 높이면서 기어에 의한 정확한 동력전달로 연속적인 볼륨 데이터를 일정한 간격으로 획득하여 3차원 영상의 화질 개선을 도모하는 효과가 있다.

또한, 구동부의 동력이 래크기어와 피니언기어에 의해 회전축과 원거리에서 전달되어 클램프부를 원호운동시킴으로 프로브가 회전시 피 접촉물과의 마찰과 같은 저항이 발생되더라도 동력전달이 안정적으로 이루어져 정속 원호운동 되는 유용 한 효과가 있다.

또한, 본원은 역방향으로 이동하는 한쌍의 고정판을 통해서 프로브가 사이즈에 상관없이 항상 중심에 위치하게 되므로, 측정하고자 하는 위치에 프로브의 중심이 정확하게 일치하므로 원하는 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 초음파 진단장치의 프로브가 장착되는 클램프부;

   베드와 이에 결합되는 베이스로 구성되는 케이스;

   상기 클램프부와 결합되고 양단에 베드를 관통하는 회전축과 가동축이 구비되어 베드의 외부에 위치되는 레버, 상기 베드에 가동축의 원호운동과 대응되는 형상으로 형성된 가이드홈, 상기한 가이드홈과 인접한 베드의 이면에 형성된 래크기어, 상기 케이스의 내부에 설치되어 일단에 상기 회전축이 회동되도록 설치되고 타단에 가동축이 설치되는 지지구와, 지지구에 체결되고 래크기어와 치합되는 피니언기어 및 상기한 지지구에 고정되고 피니언기어가 설치된 구동모터를 포함하여 구성되는 구동부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 진단장치의 스캔 보조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 클램프부는 구동부와 연결되는 지지프레임과, 지지프레임 상에 회동가능하게 설치되면서 좌·우나사부가 형성되는 조절 레버와, 조절 레버의 회전력에 의해 좌·우나사부와 나사결합되어 상호 역방향으로 이송되는 한 쌍의 고정판이 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파 진단장치의 스캔 보조장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 구동모터는 지지구에 설치되는 스위치 단자와, 상기한 스위치 단자와 베드의 스위치 단자와 대응하는 위치에 설치되는 감지센서로 구성되어 피니언기어가 설정된 위치에 도달하면 구동모터의 회전력이 전환되도록 하여 반복 원호운동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 초음파 진단장치의 스캔 보조장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 베드의 양면에 면접되어 이송되도록 클램프부와 지지구에 가이드 롤러가 복수로 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 진단장치의 스캔 보조장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 지지구에는 다수의 방열공이 형성되고, 구동모터와 지지구 사이에 방진고무가 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 진단장치의 스캔 보조장치.

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