KR101641309B1

KR101641309B1 - 방열부재가 결합된 카트리지

Info

Publication number: KR101641309B1
Application number: KR1020150096721A
Authority: KR
Inventors: 정성재
Original assignee: (주)클래시스
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2016-07-20
Also published as: WO2017007269A1

Abstract

본 발명은 방열부재가 결합된 카트리지에 관한 발명으로, 카트리지는 트랜스듀서가 내장된 하우징, 하우징의 하단부에 형성되어 하우징을 밀봉하고 트랜스듀서로부터 발생하는 초음파를 투과시키는 필름, 하우징의 일측면에 형성되는 관통홀 및 관통홀을 통해 삽입되어 하우징과 결합되는 방열부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 특징으로 인해 카트리지의 하우징의 일측면에 형성된 관통홀을 통해 방열부재가 하우징에 결합되어 초음파 치료과정에서 트랜스듀서로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출한다.

Description

방열부재가 결합된 카트리지{CARTRIDGE HAVING A HEAT SINK}

본 발명은 방열부재가 결합된 카트리지에 관한 발명으로, 카트리지의 하우징의 일측면에 형성된 관통홀을 통해 방열부재가 하우징에 결합되어 초음파 치료과정에서 트랜스듀서로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위한 발명이다.

초음파 치료장치는 초음파에서 발생하는 열을 이용한 의료장치이다. 특히 초음파의 한 종류로, 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound(이하, HIFU라 한다))는 현대사회에서 그 사용의 비율이 증대되고 있다.

HIFU는 종래에는 비침습적으로 내부 장기 종양을 선택적으로 고온 응고시켜 암세포를 파괴하는 항암치료 목적으로 사용되었으나 최근에는 지방제거를 통한 비만치료 등에 이용되고 있다.

이러한 HIFU를 발생시키는 트랜스듀서가 구비된 초음파 치료장치는 트랜스듀서를 포함하는 카트리지 및 카트리지가 결합되는 핸드피스로 구성된다. 카트리지는 교체가 가능하고, 카트리지 내부에는 물과 같은 음향 액체로 채워진다.

그러나 이러한 HIFU 초음파를 통한 치료과정에서, HIFU 초음파를 발생하는 트랜스듀서의 작동이 계속되면 트랜스듀서의 온도가 상승하게 되고 이로 인해 카트리지 전체가 과열되어 환자가 치료받는 과정에서 발열에 의한 고통을 느끼게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 공개특허공보 10-2015-0006212호는 초음파 치료용 카트리지의 외부에 탈부착 가능한 열교환모듈을 장착하는 발명을 개시하고 있다. 그러나 카트리지의 일측 벽면에서만 탈부착 되기 때문에, 효과적인 방열효과를 발생시킬 수 없다는 문제점이 있었다.

이에 방열부재의 단면적을 넓혀 효과적인 방열기능을 수행하는 방열부재가 필요한 실정이다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지는 트랜스듀서가 내장된 하우징, 하우징의 하단부에 형성되어 하우징을 밀봉하고 트랜스듀서로부터 발생하는 초음파를 투과시키는 필름, 하우징의 일측면에 형성되는 관통홀 및 관통홀을 통해 삽입되어 하우징과 결합되는 방열부재를 포함하고, 방열부재는 하우징에 밀봉된 음향액체를 냉각하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지의 방열부재는 하우징의 열을 외부로 방출하기 위한 방열판, 방열판의 배면에 형성되고 일정간격으로 이격되어 관통홀을 통해 하우징의 내부로 삽입되는 제1 돌출부 및 제2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지의 방열판의 정면에는 일정간격으로 이격되는 복수개의 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지는 방열판의 정면에 결합되어 방열부재를 냉각하기 위한 팬이 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지는 하우징을 감싸는 덮개부를 포함하고, 덮개부에는 방열부재를 냉각하기 위한 팬이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지는 하우징과 방열판 사이에 공간이 형성되도록 하우징의 외측면에 돌출형성된 제3 돌출부 및 방열판의 하부를 지지하도록 하우징의 외측면에 돌출형성된 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지의 방열부재는 하우징에서 탈착가능한 금속 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 카트리지의 하우징에 관통홀이 형성되어 방열부재의 돌출부가 카트리지 내로 삽입되므로 방열부재의 단면적이 넓어져 방열효과가 극대화 되는 특징이 있다.

또한, 방열부재가 하우징에 탈착가능하므로 교환이 가능하여 카트리지를 교환하는 과정에서 재사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 방열판의 일면에 열을 외부로 방출하기 위한 팬이 결합되어 방열부재에 의해 방출된 열을 효과적으로 방출할 수 있는 장점이 있다.

또한, 하우징을 감싸는 덮개부의 일지점에 열을 외부로 방출하기 위한 팬이 결합되어 방열부재에 의해 방출된 열을 효과적으로 방출할 수 있는 장점이 있다.

또한, 제3 돌출부에 의해 하우징과 방열판 사이에 공간이 형성되어 하우징에서 발생한 열이 효과적으로 방출된다.

또한, 방열판의 하부를 지지하도록 하우징의 외측면에 지지부가 형성되어 트랜스듀서에서 발생되는 열에 의해 방열판이 하측으로 열변형되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 치료장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방열부재에 팬이 결합된 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 덮개부에 팬이 결합된 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 치료장치를 나타낸 사시도이다. 이하 도 1을 참조하여 초음파 치료장치의 구성을 설명하도록 한다.

초음파 치료장치는 환자의 치료부위에 직접 접촉되는 카트리지(100) 및 카트리지(100)가 결합되는 핸드피스(200)로 구성된다. 카트리지(100)는 핸드피스(200)에 탈착식으로 교체가 가능하여 지속적인 치료과정에서 카트리지의 온도가 어느 한계점 이상으로 상승하면 교체할 수 있다. 이때, 카트리지(100)의 외부 또는 내부에 온도센서(미도시)가 부착될 수 있다.

카트리지(100)는 하우징(120) 및 하우징(120)을 외부를 감싸는 덮개부(110)로 구성된다. 하우징(120)은 내부에 초음파를 발생시키는 트랜스듀서(400)를 포함하고, 이때, 초음파는 고강도 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound(이하, HIFU라 한다))인 것이 바람직하다.

HIFU의 원리를 설명하자면, 트랜스듀서(400)로부터 발생한 집적 초음파가 지방세포의 어느 일정 지점에 포커싱되어 해당 지점이 순간적으로 온도가 상승되게 된다. 이로 인해 해당 포커싱 된 지점의 조직이 파괴되어 지방세포가 분해되는 원리이다. 즉 지방이 응고괴사하는 것으로 괴사한 지방세포는 우리 몸의 손상부분 복구 메커니즘에 의해 자연스럽게 제거된다. 이러한 HIFU 장비는 통상의 레이저 치료 등과는 달리, 피부 표면에 직접적인 자극이 없어서 피부 표면을 아무런 손상 없이 선택된 부분을 치료할 수 있는 장점이 있다.

하우징 상부(121)에는 후술할 방열부재(140)가 결합되는 것이 바람직하며, 트랜스듀서(400)를 제어하는 동작부(500) 및 각종 제어전선이 형성된다. 하우징(120)내부에는 물과 같은 음향액체(600)가 채워진다. 이러한 물과 같은 음향액체(600)는 초음파를 전달하는 매질의 역할을 한다. 또한, 하우징(120)의 하단부에는 필름(미도시)이 부착되는 것이 바람직하다. 이러한 필름은 하우징(120)을 밀봉하면서 트랜스듀서(400)로부터 발생하는 초음파를 투과시키는 역할을 한다.

핸드피스(200)는 케이블(미도시)를 통해 컨트롤러(미도시)와 전기적으로연결되어 있다. 환자를 치료하는 과정에서 핸드피스(200)를 통해 치료정보를 얻고, 이를 통해 컨트롤러의 프로그램을 실행을 하게되면 컨트롤러가 트랜스듀서(400)의 동작을 동작부(500)를 통해 제어하게 된다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 방열부재가 결합된 카트리지를 나타낸 사시도 및 측면도이다. 이하 도 2 및 도 3을 참조하여, 방열부재가 결합된 카트리지에 대해 설명하도록 한다.

방열부재(140)는 방열판(141), 방열판(141)의 배면에 일정간격으로 이격되어 각각 연장형성된 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)로 구성된다. 이때, 하우징(120)과의 결합력을 증대시키기 위해 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)는 하우징(120)의 길이방향으로 평행한 것이 바람직하다. 또한, 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)는 직육면체 형상이 바람직하나, 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)의 형상은 상기 실시예에 국한되지 않는다.

종래의 기술(대한민국 공개특허공보 10-2015-0006212호 참조)은 열교환모듈이 하우징의 외측면에 결합되어 냉각수 순환을 통해 카트리지의 열을 식히는 발명이다. 그러나 본 발명은 카트리지의 외측면의 결합뿐만 아니라, 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)가 하우징(120)의 내부에 삽입된다. 이러한 구조는 트랜스듀서(400)로부터 발생한 열이 방출되는 매개체인 방열부재(140)의 단면적이 증대되는 구조이다. 이러한 방열부재(140)의 구조로 인해 카트리지(100)의 방열효과를 극대화 시키게 되는 장점이 있다.

방열판(141)은 그 형상에 제한이 없으나, 방열효과를 극대화하기 위해 하우징(120)의 길이방향으로 평행하고 일정간격으로 이격되는 복수 개의 방열핀(141a)으로 구성되는 것이 바람직하다. 통상의 직육면체의 방열판(141) 형상과는 달리, 하우징(120)의 길이방향으로 평행하고 일정간격으로 이격되는 복수 개의 방열핀(141a)으로 구성되면, 방열핀(141a) 사이의 공간이 노출되어 방열판(141)과 공기와 맞닿는 단면적이 증대되어 방열효과가 증대되기 때문이다.

한편, 방열판(140)의 배면과 하우징(120)의 외측면 사이에 공간이 형성되도록 하우징(120)의 외측면에는 제3 돌출부(150)가 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 제3 돌출부(150)는 후술한 팬(300b)에 의한 방열판(140)의 냉각시, 냉각을 위한 공기가 순환될 수 있는 공간을 형성시켜 냉각효율을 향상시키기 위함이다.

또한, 하우징(120)의 외측면에는 방열판(140)의 하부를 지지하기 위한 지지부(160)가 돌출형성되는 것이 바람직하다. 이러한 지지부(160)는 트랜스듀서(400)에서 발생되는 열에 의해 방열판이 하측으로 열변형되는 것을 방지하는 역할을 한다.

방열판(141), 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)은 인서트 사출로 성형될 수 있으며, 제1 돌출부(142)의 단부 및 제2 돌출부(143)의 단부를 이어 하나의 부재를 형성하고, 이러한 부재를 방열판(141)에 끼워맞춤식으로 결합하는 방식도 가능하다. 다만, 방열판(141), 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)의 결합방식은 상기 실시예에 국한되지 않는다.

하우징(120)의 상부(121) 외측면에는 관통홀(130)이 형성된다. 이때, 관통홀(130)은 하우징(120)의 상부(121)에 형성되는 것이 바람직하다. 관통홀(130)은 제1 관통홀(131) 및 제2 관통홀(132)로 구성되는 것이 바람직하다. 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)는 제1 관통홀(131) 및 제2 관통홀(132)에 각각 삽입되고, 이때, 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)가 관통홀(130)에 끼워맞춤식으로 결합되기 위해 제1 관통홀(131) 및 제2 관통홀(132)의 형상은 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)의 단면적의 형상과 일치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방열과정을 설명하자면, 트랜스듀서(400)에서 발생한 열이 물과 같은 음향액체(600)에 전달되고, 물과 같은 음향액체(600)에서 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)에 열전도가 된다. 그 결과, 제1 돌출부(142) 및 제2 돌출부(143)에 연결된 방열판(141)을 통해 트랜스듀서(400)에서 발생한 열이 하우징(120)의 외부로 방출되게 되는 원리이다.

방열부재(140)의 재질로는 금속이 바람직하다. 금속의 경우 가격이 싸고 열전도도(thermal conductivity)가 높은 장점이 있기 때문이다. 방열부재(140)에 사용될 수 있는 금속 재질로는 은, 구리 및 알루미늄 등이 있다.

방열부재(140)는 하우징(120)으로부터 탈착가능한 것이 바람직하다. 카트리지(100)의 수명이 다하면, 하우징(120)부분만을 제거하고 새로운 하우징(120)에 사용했던 방열부재(140)를 결합하여 다시 사용할 수 있어 원가 절감 측면에서도 효과적이기 때문이다.

도 4는 본 발명에 따른 방열부재에 팬이 결합된 실시예를 나타낸 사시도이다. 이하 도 4를 참조하여 방열부재에 팬이 결합된 구성을 설명하도록 한다.

팬(300a)은 방열부재(140)의 방열판(141)의 정면에 결합되는 것이 바람직하다. 팬(300a)과 방열판(141)과의 결합방식으로는 볼트를 통해 고정하거나, 방열판(141)에 팬(300a)을 끼워 각각을 결합하는 방식이 있다. 그러나 상기 결합 실시예에 국한되지 않는다.

팬(300a)은 컨트롤러(미도시)와 팬(300a)을 연결하는 전선(301a)을 통해 팬(300a)의 작동이 제어된다.

팬(300a)의 기능을 설명하자면, 하우징(120)내의 트랜스듀서(400)에서 발생한 열이 제1 돌출부(142), 제2 돌출부(143) 및 방열판(141)에 열이 전달된다. 방열부재(140)에 결합된 팬(300a)은 외부로부터 공기를 도입하여 방열부재(140)를 냉각하는 역할을 하거나 또는 방열부재(140)로부터 발생한 열을 하우징(120) 외부로 방출시키는 통로가 되기도 한다. 이러한 구성으로 인해, 방열부재(140)만으로 열을 방출하던 것에 비해 방열부재(140)의 열 방출속도 및 방열부재(140)의 냉각속도가 증대되는 장점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 덮개부(110)에 팬(300b)이 결합된 실시예를 나타낸 사시도이다. 이하 도 5를 참조하여 덮개부(110)에 팬(300b)이 결합된 모습을 설명하도록 한다.

팬(300b)은 덮개부(110)의 일 지점에 형성된다. 덮개부(110)에 형성된 팬(300b)의 역할은 전술한 방열부재(140)에 결합된 팬(300a)와 동일하다. 즉, 외부로부터 공기를 도입하여 방열부재(140)를 냉각하거나, 방열부재(140)로부터 발생한 열을 덮개부(110) 외부로 방출시키는 통로가 되기도 한다. 방열부재(140)로부터 발생한 방출된 열을 신속하고 효율적으로 방출하거나 방열부재(140)의 신속하고 효율적인 냉각을 위해 팬(300b)은 방열판(141)과 마주보게 덮개부(110)에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 덮개부(110)의 상면에는 방출부(310)가 형성되는 것이 바람직하다. 방출부(310)는 팬(300b)으로부터 공기가 유입되어 방열부재(140)를 냉각하는 경우, 방열부재(140)의 열을 냉각한 후에 냉각된 열을 외부로 방출하기 위한 별도의 통로 역할을 하게 된다. 이러한 방출부(310)의 구성은 비단 덮개부(110)에 팬(300b)이 결합되는 경우만이 아니라, 방열부재(140)에 팬(300a)이 결합된 경우 또는 팬(300a,300b)이 없는 경우에도 덮개부(110)에 형성될 수 있다.

상기에서 설명한 하우징(120)의 외측면에 형성된 제3 돌출부(150)로 인해 방열판(141)의 배면과 하우징(120)의 외측면 사이에 공간이 형성되고, 팬(300b)의 작동시 공간 사이에 공기가 순환되어 효율적으로 팬(300b)을 통해 열이 방출된다.

팬(300b)은 팬(300b)과 컨트롤러(미도시)를 연결하는 전선(301b)에 의해 팬(300b)이 제어된다. 방열판(141)에 결합되는 팬(300a) 및 덮개부(110)의 일지점에 형성되는 팬(300b)은 선택적으로 형성될 수 있다. 즉, 카트리지(100)는 방열판(141)에 결합되는 팬(300a) 및 덮개부(110)의 일지점에 형성되는 팬(300b) 모두 구비하거나, 둘 중 어느 하나만이라도 구비할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 카트리지 110: 덮개부
120: 하우징 121: 하우징 상부
122: 하우징 하부 130: 관통홀
131: 제1 관통홀 132: 제2 관통홀
140: 방열부재 141: 방열판
141a: 방열핀 142: 제1 돌출부
143: 제2 돌출부 150: 제3 돌출부
160: 지지부 200: 핸드피스
300a,300b: 팬 301a,301b: 전선
310: 방출부 400: 트랜스듀서
500: 동작부 600: 음향액체

Claims

트랜스듀서가 내장된 하우징;
상기 하우징의 하단부에 형성되어 상기 하우징을 밀봉하고 상기 트랜스듀서로부터 발생하는 초음파를 투과시키는 필름;
상기 하우징의 일측면에 형성되는 관통홀; 및
상기 관통홀을 통해 삽입되어 상기 하우징과 결합되는 방열부재를 포함하고,
상기 방열부재는,
상기 하우징의 열을 외부로 방출하기 위한 방열판과
상기 방열판의 배면에 형성되어 상기 관통홀을 통해 상기 하우징의 내부로 삽입되는 적어도 하나이상의 돌출부를 포함하여 상기 하우징에 밀봉된 음향액체를 냉각하는 것을 특징으로 하는 방열부재가 결합된 카트리지.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 방열판의 정면에는 일정간격으로 이격되는 복수개의 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열부재가 결합된 카트리지.
청구항 1에 있어서,
상기 방열판의 정면에 결합되어 상기 방열부재를 냉각하기 위한 팬이 결합되는 것을 특징으로 하는 방열부재가 결합된 카트리지.
청구항 1에 있어서,
상기 카트리지는 상기 하우징을 감싸는 덮개부를 포함하고,
상기 덮개부에는 상기 방열부재를 냉각하기 위한 팬이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 방열부재가 결합된 카트리지.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징과 상기 방열판 사이에 공간이 형성되도록 상기 하우징의 일측면에 돌출형성된 제3 돌출부; 및
상기 방열판의 하부를 지지하도록 상기 하우징의 일측면에 돌출형성된 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열부재가 결합된 카트리지.
청구항 1에 있어서,
상기 방열부재는 상기 하우징에서 탈착가능한 금속 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 방열부재가 결합된 카트리지.