KR101348663B1 - Method for Regulating the Output of a Ultrasound Probe and Medical Apparatus for Generating Ultrasound having Frequency Approximate to Resonance Frequency of Ultrasound Probe - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파 프로브의 출력 제어 방법 및 공진 주파수에 인접한 초음파를 발생시키기 위한 초음파를 발생시키기 위한 의료용 초음파 장치에 관한 것이고, 구체적으로 프로브의 공진 주파수에 근접한 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 것에 의하여 출력 효율이 높아질 수 있도록 하는 초음파 프로브의 출력 제어 방법 및 프로브의 공진 주파수에 인접한 초음파를 발생시키는 것에 의하여 출력 효율이 향상될 수 있도록 하는 의료용 초음파 장치에 관한 것이다. 초음파 프로브의 출력을 제어하는 방법은 프로브의 임피던스 특성에 따른 공진 주파수 범위에 기초하여 프로브의 출력 주파수를 조절하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling the output of an ultrasonic probe and a medical ultrasonic apparatus for generating ultrasonic waves for generating ultrasonic waves adjacent to a resonance frequency. Specifically, the present invention relates to output efficiency by generating ultrasonic waves having a frequency close to the resonance frequency of a probe. The present invention relates to a method for controlling the output of an ultrasonic probe which can be increased and a medical ultrasonic apparatus which can improve the output efficiency by generating an ultrasonic wave adjacent to a resonance frequency of the probe. The method for controlling the output of the ultrasonic probe is characterized in that the output frequency of the probe is adjusted based on the resonance frequency range according to the impedance characteristics of the probe.
Description
본 발명은 초음파 프로브의 출력 제어 방법 및 공진 주파수에 인접한 초음파를 발생시키기 위한 의료용 초음파 장치에 관한 것이고, 구체적으로 프로브의 공진 주파수에 근접한 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 것에 의하여 출력 효율이 높아질 수 있도록 하는 초음파 프로브의 출력 제어 방법 및 프로브의 공진 주파수에 인접한 초음파를 발생시키는 것에 의하여 출력 효율이 향상될 수 있도록 하는 의료용 초음파 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for controlling the output of an ultrasonic probe and a medical ultrasonic apparatus for generating ultrasonic waves adjacent to a resonant frequency, and specifically, to generate an ultrasonic wave having a frequency close to the resonance frequency of the probe so that the output efficiency can be increased. The present invention relates to a method for controlling the output of an ultrasonic probe and to a medical ultrasonic apparatus capable of improving output efficiency by generating an ultrasonic wave adjacent to a resonance frequency of the probe.
의료용으로 사용되는 진단용 초음파의 발생 원리는 전기적 신호가 압전 물질에 가해지면서 발생한 파가 인체 내에서 반사, 굴절, 산란, 회절 또는 흡수와 같은 반응을 나타내게 되고 각각의 장기가 가지는 고유 임피던스에 따른 반응의 차이로 만들어진 신호를 전기적 신호로 만들어서 영상화하는 것이다. 의료용 초음파는 초음파 영상 기록에 이용되는 진단용 초음파 및 수술 또는 종양 조직 파괴에 이용되는 치료용 초음파로 나누어질 수 있다. The principle of the generation of diagnostic ultrasound for medical use is that the wave generated by the electrical signal applied to the piezoelectric material reacts in the human body such as reflection, refraction, scattering, diffraction, or absorption. The signal made by the difference is made into an electrical signal and imaged. Medical ultrasound may be divided into diagnostic ultrasound used for ultrasound imaging and therapeutic ultrasound used for surgery or tumor tissue destruction.
초음파 치료를 위한 장치는 일반적으로 정류기와 여과기로 진동 회로에 출력을 공급하기 위한 전원공급회로, 교류전류를 고주파전류로 변환하여 금속전극에 전달하기 위한 진동 회로, 초음파를 발생시키는 트랜스듀서 또는 프로브, 압전 성질을 가지는 압전 소자로 이루어질 수 있다. 초음파 치료를 위한 장치의 성능은 주로 트랜스듀서 또는 프로브에 의하여 결정될 수 있다. The apparatus for the ultrasonic therapy generally includes a power supply circuit for supplying output to a vibration circuit with a rectifier and a filter, a vibration circuit for converting an AC current into a high frequency current and transmitting it to a metal electrode, a transducer or probe for generating an ultrasonic wave, It may be made of a piezoelectric element having piezoelectric properties. The performance of the device for ultrasound therapy can be determined primarily by the transducer or probe.
초음파 치료와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2004-0058269호 ‘체외 고강도 초점 초음파 치료 장치’가 있다. 상기 선행기술은 HIFU 소스와 상기 HIFU에 제공되는 구동회로, 의료 이미징 시스템, 환자를 위한 운송 장치와 HIFU 소스에 대하여 상기 운송 장치의 공간 이동을 위한 이동 시스템을 포함하며 치료될 대상을 찾고 상기 대상을 초음파 변환기의 초점 지점으로 이동하기 위한 탐지 시스템, 초음파가 전달 매질을 통하여 환자의 몸 내부로 전달되는 HIFU에 적용되며 전달 매질을 위한 고강도 초음파 트랜스미터와 프로세싱 시스템, 상기 HIFU 소스의 발산면 앞에서 상기 전달 매질을 수용하고 상기 전달 매질의 충진과 방출을 위한 수단인 용기를 포함하여 구서오디는 체외 고강도 초점 초음파 치료 장치에서 HIFU 소스는 상부 장착형 초음파 소스를 형성하기 위하여 지지 수단에 의하여 지지되고 상기 운송 장치 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 체외 고강도 초음파 치료 장치에 대하여 개시하고 있다. Prior art related to ultrasound therapy is Patent Publication No. 2004-0058269 'In vitro high intensity focus ultrasound therapy device'. The prior art includes a HIFU source and a drive circuit provided to the HIFU, a medical imaging system, a transport device for a patient and a travel system for spatial movement of the transport device relative to the HIFU source, to find and treat the object to be treated. A detection system for moving to the focal point of the ultrasound transducer, an ultrasound applied to HIFU delivered into the patient's body through the delivery medium, a high intensity ultrasound transmitter and processing system for the delivery medium, the delivery medium in front of the diverging surface of the HIFU source. In the in vitro high intensity focal ultrasound therapy device, the HIFU source is supported by a support means to form a top mounted ultrasound source and is mounted on top of the delivery device. In vitro high intensity supersonics, characterized in that it is located A wave treatment apparatus is disclosed.
프로브와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2010-0047392호 ‘프로브 장치, 이를 구비하는 초음파 진단장치 및 그 제어방법’이 있다. 복수의 트랜스듀서를 구비하는 모듈부; 트랜스듀서의 위치를 변경시키는 위치 변경부; 및 위치 변경부의 동작을 제어하는 모듈부를 포함하고, 하나의 모듈에 각각의 다른 주파수 대역을 가지는 초음파를 가지는 초음파를 발생시키는 복수의 트랜스듀서를 구비하고, 사용자가 원하는 성능과 진단 영역에 따라 적합한 트랜스듀서를 선택하여 사용할 수 있도록 하여 다수의 프로브를 구비할 필요가 없이 하나의 프로브 장치로 여러 종류의 진단 작업을 편리하고 효율적으로 수행할 수 있는 프로브 장치에 대하여 개시하고 있다. Another prior art related to probes is Patent Publication No. 2010-0047392, “Probe device, an ultrasonic diagnostic apparatus having the same, and a control method thereof”. A module unit having a plurality of transducers; A position changer for changing a position of the transducer; And a module unit for controlling the operation of the position changing unit, the module unit including a plurality of transducers for generating ultrasonic waves having ultrasonic waves having different frequency bands in one module, and suitable transformers according to the performance and diagnostic area desired by the user. Disclosed is a probe device that can select and use a producer so that a single probe device can conveniently and efficiently perform various types of diagnostic operations without having to include a plurality of probes.
개시된 선행기술은 고강도 집중 초음파(HIFU)를 이용한 초음파 치료 장치 및 3차원 영상의 실현을 위한 2차원 센서 배열에서 누화 또는 전기적 임피던스를 증가시키지 않으면서 초음파의 발신 기능을 가지는 초음파용 2차원 프로브에 대하여 개시하고 있다. 그러나 선행기술은 프로브 또는 트랜스듀서 자체가 가지는 임피던스 및 그에 따른 출력 효율에 대하여 개시하고 있지 아니하며 또한 프로브가 장치와 결합되어 나타나는 임피던스에 따른 프로브의 출력 주파수의 조절에 대하여 개시하고 있지 아니하다. The disclosed prior art relates to an ultrasonic treatment apparatus using high intensity focused ultrasound (HIFU) and an ultrasonic two-dimensional probe having an ultrasonic transmitting function without increasing crosstalk or electrical impedance in a two-dimensional sensor array for realizing a three-dimensional image. It is starting. However, the prior art does not disclose the impedance and therefore the output efficiency of the probe or the transducer itself, nor does it disclose the adjustment of the output frequency of the probe according to the impedance that the probe appears in conjunction with the device.
일반적으로 진단용 초음파 프로브는 공진 주파수에 민감하지 않으면서 대역폭이 크고 이로 인하여 출력되는 초음파의 강도를 특별히 고려할 필요가 없다. 이와 달리 치료용 초음파 장치의 경우 본체와 그에 결합되는 초음파 프로브의 중심 주파수가 서로 매칭이 되지 않는 경우 초음파 프로브에서 출력되는 초음파의 강도가 약화될 수 있다. 그러므로 본체와 임피던스 매칭이 될 수 있는 초음파 프로브를 선택하여야 하여야 한다. 그러나 이와 같은 경우 초음파 트랜스듀서 또는 초음파 프로브가 원하는 치료 효과를 가져오기 어렵고 실질적으로 요구되는 주파수 범위의 초음파가 출력되기 어렵다는 문제점을 가진다. In general, the diagnostic ultrasonic probe is not sensitive to the resonance frequency and has a large bandwidth, and thus, there is no need to consider the intensity of the ultrasonic wave. In contrast, in the case of a therapeutic ultrasound apparatus, when the center frequencies of the main body and the ultrasound probe coupled thereto do not match with each other, the intensity of the ultrasound output from the ultrasound probe may be weakened. Therefore, it is necessary to select an ultrasonic probe that can be impedance matched with the main body. However, in such a case, it is difficult for an ultrasound transducer or an ultrasound probe to produce a desired therapeutic effect, and it is difficult to output ultrasound in a substantially required frequency range.
본 발명을 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 공지 또는 선행기술에서 개시되어 있지 아니한 프로브의 임피던스 또는 공진 주파수와 관련되어 출력되는 초음파 주파수를 조절하는 것과 관련된 방법 또는 장치를 제안하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.The present invention has been made to solve the above problems, and to propose a method or apparatus related to adjusting the output ultrasonic frequency in relation to the impedance or resonant frequency of a probe which is not known or disclosed in the prior art. Have
본 발명의 목적은 공진 주파수에 인접하도록 프로브의 출력 주파수를 조절하는 것에 의하여 출력 효율이 높아질 수 있도록 하는 초음파 프로브의 출력 제어 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 프로브의 공진 주파수에 인접하도록 발생되는 초음파의 출력 주파수를 조절하는 것에 의하여 출력 효율이 향상될 수 있도록 하는 의료용 초음파 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for controlling the output of an ultrasonic probe, the output efficiency of which can be increased by adjusting the output frequency of the probe to be adjacent to the resonance frequency. Another object of the present invention is to provide a medical ultrasound apparatus that can improve the output efficiency by adjusting the output frequency of the ultrasound generated to be adjacent to the resonant frequency of the probe.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 진단 또는 치료를 위하여 인체 내부로 투사되는 초음파를 발생시키는 프로브의 출력을 제어하는 방법은 프로브의 임피던스 특성에 따른 공진 주파수 범위에 기초하여 프로브의 출력 주파수를 조절하는 것을 특징으로 한다. According to a preferred embodiment of the present invention, a method for controlling the output of a probe for generating ultrasonic waves projected into the human body for diagnosis or treatment is to adjust the output frequency of the probe based on the resonance frequency range according to the impedance characteristics of the probe It is characterized by.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 프로브의 임피던스 특성에 따른 공진 주파수는 제조 과정에서 결정되거나 또는 사용 전 측정에 의하여 결정된다. According to another suitable embodiment of the present invention, the resonant frequency according to the impedance characteristic of the ultrasonic probe is determined in the manufacturing process or by measurement before use.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 의료용 초음파 장치는 주파수에 따른 임피던스 특성을 가지는 초음파 프로브; 및 진료 또는 치료에서 요구되는 주파수 및 초음파 프로브의 임피던스 곡선에서 공진 주파수 대역에 해당되는 주파수에 기초하여 초음파 프로브에서 인체에 주입되는 특정 주파수의 초음파가 발생되도록 제어하는 본체를 포함하고, 상기 본체 또는 초음파 프로브는 초음파 프로브의 공진 주파수 대역을 인지할 수 있는 수단 및 그에 따른 초음파 주파수 발생의 조절 수단을 가진다. According to another suitable embodiment of the present invention, a medical ultrasound apparatus includes an ultrasonic probe having an impedance characteristic according to frequency; And a main body configured to generate an ultrasonic wave of a specific frequency injected into the human body from the ultrasonic probe based on a frequency corresponding to a resonant frequency band in a frequency required for medical treatment or an impedance curve of the ultrasonic probe. The probe has a means for recognizing the resonant frequency band of the ultrasonic probe and a means for adjusting the ultrasonic frequency generation accordingly.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 공진 주파수 대역을 인지할 수 있는 수단은 초음파 프로브에 표시된 기계적으로 판독 가능한 표시 수단 또는 저장 매체가 된다.According to another suitable embodiment of the present invention, the means for recognizing the resonant frequency band is mechanically readable display means or storage medium displayed on the ultrasonic probe.
본 발명에 따른 프로브는 프로브의 공진 주파수에 따른 주파수를 인체 내부로 주입시키는 것에 의하여 출력 효율이 향상될 수 있도록 하면서 이와 동시에 진단 및 치료의 효율성이 높아질 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 의료용 초음파 장치는 각각의 프로브 특성에 따른 초음파를 발생시키는 것에 의하여 장치 운용의 효율성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. Probe according to the present invention has the advantage that the output efficiency can be improved by injecting the frequency according to the resonance frequency of the probe into the human body and at the same time the efficiency of diagnosis and treatment can be increased. In addition, the medical ultrasound apparatus according to the present invention has an advantage that the efficiency of the device operation can be improved by generating an ultrasonic wave according to each probe characteristic.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 프로브의 출력 주파수의 선택을 위한 기준 인자에 대한 예를 도시한 것이다. Figure 1 shows an example of a reference factor for the selection of the output frequency of the ultrasonic probe according to the present invention.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
본 발명에 따른 초음파 프로브의 출력을 제어하는 방법은 프로브의 임피던스 특성에 따른 공진 주파수 범위에 기초하여 프로브의 출력 주파수를 조절하는 것을 특징으로 한다. The method for controlling the output of the ultrasonic probe according to the present invention is characterized in that the output frequency of the probe is adjusted based on the resonance frequency range according to the impedance characteristic of the probe.
본 명세서에서 초음파 프로브는 교류 전압의 인가에 의하여 진동이 발생하는 압전 소자(Piezo-Electric Element)를 포함하고 압전 소자는 예를 들어 지르콘티탄산납(PZT), 티탄산바륨(BaTiO3), 황산리튬(Li2SO4) 또는 수정(crystal)과 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 압전 소자에 고주파 펄스 발진기를 연결하고 고주파 전압을 인가하여 초음파를 발생시킬 수 있다. 초음파 프로브는 하나 또는 다수 개의 진동 소자의 배열 또는 다수의 초음파 변환기가 결합된 트랜스듀서 어셈블리로 이루어질 수 있다. 일반적으로 의료용 초음파 프로브의 경우 압전 소자로부터 발생된 초음파 펄스를 효과적으로 인체로 전달하기 위한 결합 층(matching layers) 및 압전 소자의 진동을 흡수하기 위한 흡음 층(damping layer)이 압전 소자의 앞면과 뒷면에 각각 설치될 수 있다. 본 명세서에서 초음파 프로브는 필요에 따라 결합 층 및 흡음 층을 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에서 초음파 트랜듀서와 초음파 프로브는 동일 또는 유사한 장치를 의미한다. In the present specification, the ultrasonic probe includes a piezo-electric element (Piezo-Electric Element) is generated by the application of an alternating voltage and the piezoelectric element is lead zirconate titanate (PZT), barium titanate (BaTiO 3 ), lithium sulfate ( Li 2 SO 4 ) or a crystal such as, but not limited to. Ultrasonic waves may be generated by connecting a high frequency pulse oscillator to the piezoelectric element and applying a high frequency voltage. The ultrasonic probe may consist of an array of one or more vibrating elements or a transducer assembly in which a plurality of ultrasonic transducers are coupled. In general, in the case of a medical ultrasonic probe, a matching layer for effectively transmitting the ultrasonic pulse generated from the piezoelectric element to the human body and a damping layer for absorbing the vibration of the piezoelectric element are provided on the front and rear surfaces of the piezoelectric element. Each can be installed. In this specification, the ultrasonic probe may include a bonding layer and a sound absorbing layer, as necessary. In addition, the ultrasonic transducer and the ultrasonic probe in the present specification means the same or similar devices.
인체 내부로 투사되는 초음파는 적용 목적에 따라 서로 다른 주파수 범위를 가질 수 있으며 또한 서로 다른 강도를 가질 수 있다. 필요에 따라 인체 내부의 예를 들어 피부 아래쪽의 근육 층과 같은 곳에 초점이 형성되도록 초음파가 투사될 수 있다. 특별히 높은 강도로 일정 지점에 초점이 형성될 수 있는 초음파를 고강도 초점 초음파 또는 집속 초음파(High Intensity Focused Ultrasound: HIFU)라 한다. 본 발명에 따른 초음파는 이 분야에서 공지된 임의의 초음파를 포함한다. Ultrasonic waves projected into the human body may have different frequency ranges and different intensities according to application purposes. If necessary, ultrasound may be projected so that focal points are formed inside the human body, for example, a muscle layer below the skin. Ultrasonic waves that can be focused at a certain point with a particularly high intensity are called high intensity focused ultrasound (HIFU). Ultrasound according to the present invention includes any ultrasound known in the art.
본 발명에 따르면 인체 내부로 투사되는 초음파의 주파수는 초음파 프로브의 공진 주파수에 기초하여 결정될 수 있다. 초음파 프로브의 공진 주파수는 각각의 초음파 프로브에 고유한 물리적 특성에 따르고 일반적으로 공진 주파수는 초음파 프로브의 임피던스에 의하여 결정될 수 있다. According to the present invention, the frequency of the ultrasonic waves projected into the human body may be determined based on the resonance frequency of the ultrasonic probe. The resonant frequency of the ultrasonic probe depends on the physical characteristics inherent to each ultrasonic probe, and in general, the resonant frequency may be determined by the impedance of the ultrasonic probe.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 프로브의 출력 주파수의 선택을 위한 기준 인자에 대한 예를 도시한 것이다. Figure 1 shows an example of a reference factor for the selection of the output frequency of the ultrasonic probe according to the present invention.
도 1의 (가)는 초음파 프로브의 일반적인 주파수에 따른 임피던스 특성을 도시한 것이고 도 1의 (나)는 초음파 장치의 구성 요소에 따른 등가 회로를 도시한 것이다. FIG. 1A illustrates an impedance characteristic according to a general frequency of an ultrasonic probe, and FIG. 1B illustrates an equivalent circuit according to a component of an ultrasonic device.
도 1의 (가)를 참조하면, 일반적으로 초음파 프로브의 주파수에 따른 임피던스 곡선은 일정 주파수 이상에서 극소점과 극대점을 가지고 되고 이후 점차적으로 감소하게 된다. 한편 임피던스에 따른 프로브의 출력은 P = V2/(|Z|)(P는 전력, V는 전압 그리고 Z는 임피던스를 나타낸다)로 표시될 수 있다. 초음파 프로브의 임피던스는 예를 들어 극소점에 해당하는 특정 주파수(f0)에서 최소로 되고 극대점에 해당하는 다른 주파수(fA)에서 최대로 된다. 극대점에 해당하는 주파수에 비하여 충분히 높은 주파수에서 임피던스가 극소점에 비하여 작아질 수 있지만 실질적으로 적용될 수 없으므로 의미를 가지지 않는다. 주어진 임피던스 특성 곡선에 따르면 일정 주파수 범위에서 초음파 프로브의 공진 주파수는 극소점에 해당하는 주파수(f0)가 될 수 있다. 이와 같은 주파수에 따른 임피던스 곡선의 형태 및 극점 주파수(f0)는 각각의 초음파 프로브에 따라 서로 다르게 나타난다. 예를 들어 임피던스 곡선은 압전 소자의 소재, 두께, 결합 층, 흡음 층의 소재 또는 두께에 따라 서로 다르게 나타날 수 있다. 프로브의 임피던스 특성은 일반적으로 실험적으로 결정될 수 있고 이에 따라 각각의 초음파 프로브에 대한 공진 주파수가 실험적으로 결정될 수 있다. 본 발명에 따르면, 초음파 프로브의 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수는 제조 과정에서 또는 제조된 이후에 미리 결정될 수 있고 특별히 공진 주파수는 각각의 초음파 프로브에 대한 식별 인자가 될 수 있다. 초음파 프로브의 공진 주파수는 4.1 MHz, 4.12 MHz 또는 4.123 MHz와 같이 사용 목적에 따라 서로 다른 정밀도로 표시될 수 있다. 일반적으로 초음파 프로브는 송수신이 되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리 장치 또는 영상을 나타내기 위한 디스플레이 장치를 포함하는 본체에 연결되어 사용될 수 있다. Referring to (a) of FIG. 1, in general, an impedance curve according to a frequency of an ultrasonic probe has a minimum point and a maximum point at a predetermined frequency or more, and then gradually decreases. The output of the probe according to the impedance may be expressed as P = V 2 / (| Z |) (P is power, V is voltage, and Z is impedance). The impedance of the ultrasonic probe is, for example, the minimum at a certain frequency f 0 corresponding to the minimum and the maximum at another frequency f A corresponding to the maximum. At a sufficiently high frequency compared to the frequency corresponding to the maximum point, the impedance may be smaller than the minimum point, but it is not practical because it is not practically applicable. According to a given impedance characteristic curve, the resonant frequency of the ultrasonic probe in a predetermined frequency range may be a frequency f 0 corresponding to a minimum point. The shape of the impedance curve according to the frequency and the pole frequency f 0 are different for each ultrasonic probe. For example, the impedance curve may be different depending on the material, thickness of the piezoelectric element, the bonding layer, and the material or thickness of the sound absorbing layer. Impedance characteristics of the probe can generally be determined experimentally and thus the resonant frequency for each ultrasonic probe can be determined experimentally. According to the invention, the impedance characteristics and thus the resonant frequency of the ultrasonic probe can be predetermined during or after the manufacture and in particular the resonant frequency can be an identification factor for each ultrasonic probe. The resonant frequency of the ultrasonic probe may be expressed with different precisions depending on the intended use, such as 4.1 MHz, 4.12 MHz, or 4.123 MHz. In general, the ultrasound probe may be connected to a main body including a signal processing device for processing a signal to be transmitted and received or a display device for displaying an image.
초음파 프로브의 임피던스는 이와 같이 본체와 분리된 프로브 전체의 임피던스를 의미하거나 또는 임피던스 특성의 결정에 주요한 기능을 하는 압전 소자의 임피던스를 의미할 수 있다. 초음파 프로브의 출력 주파수는 실질적으로 공진 주파수에 의하여 결정될 수 있으므로 서로 다른 초음파 프로브는 공진 주파수에 의해서 서로 구별될 수 있다. 다만 다른 구성요소와 결합될 수 있고 있고 이로 인하여 공진 주파수가 달라질 수 있으므로 공진 주파수와 함께 임피던스가 표시될 필요가 있다. The impedance of the ultrasonic probe may refer to the impedance of the entire probe separated from the main body, or may refer to the impedance of the piezoelectric element having a major function in determining impedance characteristics. Since the output frequency of the ultrasonic probe may be substantially determined by the resonance frequency, different ultrasonic probes may be distinguished from each other by the resonance frequency. However, the impedance may be displayed together with the resonance frequency because it may be combined with other components and thus the resonance frequency may be changed.
제조되는 초음파 프로브의 임피던스는 초음파 프로브 자체에 표시되거나 또는 저장 매체에 저장될 수 있다. 예를 들어 초음파 프로브에 QR 코드(Quick Response code)를 표시하거나 또는 프로브 고유 번호와 관련하여 프로브의 공진 주파수 및 그에 해당하는 임피던스가 프로브가 결합되는 본체에 저장되거나 또는 본체에서 접근 가능한 임의의 데이터베이스에 저장될 수 있다. The impedance of the manufactured ultrasonic probe may be displayed on the ultrasonic probe itself or stored in a storage medium. For example, by displaying a QR code (Quick Response code) on the ultrasonic probe or in relation to the probe unique number, the resonant frequency and corresponding impedance of the probe is stored in the body to which the probe is coupled or in any database accessible from the body. Can be stored.
초음파 프로브의 공진 주파수 또는 그에 해당하는 임피던스가 반드시 생산 과정 또는 생산 과정 이후에 별도로 측정되어 표시되거나 저장이 되어야 하는 것은 아니다. 초음파 프로브가 본체와 결합되어 사용되는 경우 등가 회로는 도 1의 (나)와 같이 표시될 수 있다. 도 1의 (나)에서 |ZA|,|Zf| 및 |ZH|는 각각 본체의 임피던스 크기, 초음파 프로브의 임피던스 크기 및 인체의 임피던스 크기를 나타낸다. 초음파 프로브의 임피던스 크기는 본체에 결합되거나 또는 결합되지 않는 상태에서 임피던스 측정기에 의하여 측정되어 공진 주파수가 결정될 수 있다. 이와 같이 초음파 프로브의 공진 주파수는 생산 과정에서 미리 결정되거나 또는 사용 과정에서 측정되어 결정될 수 있고 초음파 프로브의 출력은 공진 주파수에 인접하는 예를 들어 임피던스 특성 곡선의 극소점에 인접하는 제1 주파수(f1)로부터 제2 주파수(f2)에 이르는 공진 주파수 대역(B0)에 의하여 결정될 수 있다. The resonant frequency or the corresponding impedance of the ultrasonic probe is not necessarily measured, displayed or stored separately during or after the production process. When the ultrasonic probe is used in combination with the main body, the equivalent circuit may be displayed as shown in FIG. In Figure 1 (b), | Z A |, | Z f | And | Z H | represent the impedance magnitude of the main body, the impedance magnitude of the ultrasonic probe, and the impedance magnitude of the human body, respectively. The impedance level of the ultrasonic probe may be measured by an impedance meter in a state of being coupled to or not coupled to the main body to determine a resonance frequency. As such, the resonant frequency of the ultrasonic probe may be predetermined in production or measured and determined in use, and the output of the ultrasonic probe may be determined by a first frequency f adjacent to the resonant frequency, for example, at a minimum point of the impedance characteristic curve. It may be determined by the resonant frequency band (B 0 ) from 1 ) to the second frequency (f 2 ).
본 발명에 따른 초음파 프로브는 의료용 초음파 장치의 본체에 연결되어 사용되거나 또는 독립적으로 사용될 수 있다. 초음파 프로브의 주파수는 결합되는 본체에 연결된 전원 또는 고주파 발진기에 의하여 결정될 수 있다. 초음파 프로브의 출력 주파수는 본체에 의하여 또는 초음파 프로브에 의하여 결정될 수 있다. The ultrasonic probe according to the present invention may be connected to the main body of the medical ultrasound apparatus or used independently. The frequency of the ultrasonic probe may be determined by a power source or a high frequency oscillator connected to the main body to be coupled. The output frequency of the ultrasonic probe may be determined by the body or by the ultrasonic probe.
본 발명에 따른 의료용 초음파 장치는 진단 또는 치료를 위하여 적용될 수 있고 주파수에 따른 임피던스 특성을 가지는 초음파 프로브; 및 진료 또는 치료에서 요구되는 주파수 및 초음파 프로브의 임피던스 곡선에서 공진 주파수 대역에 해당되는 주파수에 기초하여 초음파 프로브에서 인체에 주입되는 특정 주파수의 초음파가 발생되도록 제어하는 본체를 포함하고, 상기 본체 또는 초음파 프로브는 초음파 프로브의 공진 주파수 대역을 인지할 수 있는 수단 및 그에 따른 초음파 주파수 발생의 조절 수단을 가질 수 있다. Medical ultrasound apparatus according to the present invention can be applied for the diagnosis or treatment, the ultrasonic probe having an impedance characteristic according to the frequency; And a main body configured to generate an ultrasonic wave of a specific frequency injected into the human body from the ultrasonic probe based on a frequency corresponding to a resonant frequency band in a frequency required for medical treatment or an impedance curve of the ultrasonic probe. The probe may have means for recognizing a resonant frequency band of the ultrasonic probe and thus adjusting means for generating ultrasonic frequencies.
본 발명에 따른 의료용 초음파 장치는 진단 또는 치료를 위한 목적으로 사용될 수 있지만 바람직하게 치료를 위한 목적으로 사용될 수 있고 치료는 예를 들어 피부 주름 개선과 같은 미용 목적을 포함한다. 그러므로 반드시 치료 또는 진단을 위하여 예를 들어 의료 시설에 배치되어 병의 진단 또는 치료를 위한 목적으로 사용되는 것에 제한되지 않는다. The medical ultrasound device according to the present invention may be used for the purpose of diagnosis or treatment but preferably may be used for the purpose of treatment and the treatment includes cosmetic purposes such as skin wrinkle improvement, for example. It is therefore not necessarily limited to being used for the purpose of diagnosis or treatment of a disease, for example arranged in a medical facility for treatment or diagnosis.
초음파 프로브는 적어도 공진 주파수에 인접하는 초음파의 송신 또는 수신이 가능하여야 하고 예를 들어 치료를 위한 초음파 프로브의 경우 1 내지 4 MHz의 주파수를 가지는 초음파의 송신이 가능하여야 한다. 본체에 결합되는 초음파 프로브의 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수가 서로 다를 수 있다. 이와 같은 경우 본체 또는 초음파 프로브는 초음파 프로브의 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수를 인지할 수 있는 수단과 공진 주파수 대역에 해당하는 주파수를 가지는 초음파가 발생되도록 하는 수단을 가질 수 있다. The ultrasound probe should be capable of transmitting or receiving ultrasound at least adjacent to the resonant frequency and, for example, the ultrasound probe for treatment should be capable of transmitting ultrasound having a frequency of 1 to 4 MHz. The impedance characteristics of the ultrasonic probe coupled to the main body and the corresponding resonance frequency may be different. In this case, the main body or the ultrasonic probe may have a means for recognizing the impedance characteristics of the ultrasonic probe and a resonance frequency thereof, and a means for generating an ultrasonic wave having a frequency corresponding to the resonance frequency band.
초음파 프로브의 임피던스 특성은 제조 과정에서 미리 결정될 수 있고 초음파 프로브 자체에 표시되거나 또는 다른 데이터베이스에 초음파 프로브의 고유 식별 표시와 함께 저장될 수 있다. 또한 필요에 따라 본체의 저장 장치에 저장될 수 있다. 만약 특정 초음파 프로브가 본체에 결합되면 본체에서 특정 초음파 프로브를 인지하면서 이와 동시에 특정 초음파 프로브의 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수를 인지할 수 있게 된다. 예를 들어 초음파 프로브에 임피던스 특성이 기록된 QR 코드와 같은 것이 부착되고 그리고 본체는 QR 코드를 판독할 수 있는 수단을 가질 수 있다. 다른 한편으로 초음파 프로브에 바코드와 같은 고유 식별 표시가 부착될 수 있고 그리고 본체는 이를 판독할 수 있는 판독기(Reader)를 가질 수 있다. 그리고 본체는 다른 데이터베이스 또는 본체에 설치된 저장 장치로부터 특정 초음파 프로브에 해당되는 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수를 인지할 수 있게 된다. 대안으로 초음파 프로브 자체에 저장 매체가 설치되고 그리고 임피던스 특성, 공진 주파수 또는 해당 초음파 프로브에 관련된 다른 정보가 저장될 수 있다. 그리고 초음파 프로브가 본체가 결합되면 본체는 초음파 프로브의 저장 매체로부터 관련 정보를 읽어 해당 초음파 프로브의 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수를 인지할 수 있게 된다. The impedance characteristics of the ultrasonic probe may be predetermined in the manufacturing process and may be displayed on the ultrasonic probe itself or stored with a unique identification mark of the ultrasonic probe in another database. It may also be stored in the storage device of the main body as needed. If the specific ultrasonic probe is coupled to the main body, the main body may recognize the specific ultrasonic probe and at the same time, the impedance characteristic of the specific ultrasonic probe and the resonance frequency thereof may be recognized. For example, an ultrasound probe such as a QR code recorded with impedance characteristics may be attached and the main body may have a means for reading the QR code. On the other hand, a unique identification mark, such as a barcode, may be attached to the ultrasonic probe and the body may have a reader capable of reading it. In addition, the main body can recognize the impedance characteristic corresponding to the specific ultrasonic probe and its resonance frequency from another database or a storage device installed in the main body. Alternatively, a storage medium may be installed in the ultrasonic probe itself, and impedance characteristics, resonant frequencies, or other information related to the ultrasonic probe may be stored. When the ultrasonic probe is coupled to the main body, the main body reads the relevant information from the storage medium of the ultrasonic probe so that the main body can recognize the impedance characteristic and the corresponding resonance frequency of the corresponding ultrasonic probe.
본체 또는 초음파 프로브는 공진 주파수 대역에 해당하는 초음파 주파수를 발생시킬 수 있는 수단을 가질 수 있다. 예를 들어 본체 또는 초음파 프로브는 주파수 변환 장치를 포함할 수 있고 주파수 변환은 트랜스포머 또는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation)에 의하여 이루어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. The main body or the ultrasonic probe may have a means capable of generating an ultrasonic frequency corresponding to the resonance frequency band. For example, the main body or the ultrasonic probe may include a frequency conversion device and the frequency conversion may be performed by a transformer or pulse width modulation, but is not limited thereto.
위와 같이 본 발명에 따른 의료용 초음파 장치는 초음파 프로브의 임피던스 특성에 따른 공진 주파수에 해당하는 초음파를 발생시켜 인체 내로 투사시키는 것을 특징으로 한다. 초음파는 예를 들어 고강도 집중 초음파(HIFU)를 포함하는 임의의 초음파가 될 수 있다. 그리고 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수는 제조 과정에서 결정되거나 제조된 이후 측정되어 결정될 수 있다. 미리 결정되거나 또는 측정에 의하여 추후에 결정된 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수는 초음파 프로브 또는 본체에 설치된 저장 매체에 기록되거나 다른 적절한 표시 수단에 기록될 수 있다. 이후 초음파 프로브가 본체에 결합되면 본체는 초음파 프로브의 임피던스 특성 및 그에 따른 공진 주파수를 인지하게 되고 초음파 프로브 장치는 공진 주파수에 해당하는 초음파를 발생시켜 인체 내로 치료, 진단 또는 피부 주름 개선을 위하여 투사될 수 있다. As described above, the medical ultrasound apparatus according to the present invention is characterized by generating ultrasonic waves corresponding to the resonant frequency according to the impedance characteristics of the ultrasonic probe and projecting them into the human body. The ultrasound can be any ultrasound, including, for example, high intensity focused ultrasound (HIFU). In addition, the impedance characteristic and thus the resonance frequency may be determined and measured during manufacturing or after manufacturing. The impedance characteristic and thus the resonant frequency, which are predetermined or later determined by measurement, can be recorded in the ultrasonic probe or the storage medium installed in the main body or in other suitable display means. After the ultrasonic probe is coupled to the main body, the main body recognizes the impedance characteristics of the ultrasonic probe and its resonance frequency, and the ultrasonic probe device generates ultrasonic waves corresponding to the resonance frequency to be projected into the human body for treatment, diagnosis or improvement of skin wrinkles. Can be.
위에서 제시된 초음파 프로브의 임피던스 결정 및 그에 따른 공진 주파수의 결정 방법, 해당 정보가 인지되는 방법 또는 공진 주파수에 해당하는 초음파를 발생시키는 방법은 예시적인 것으로 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 예를 들어 해당 정보가 인지되는 방법은 다양한 기계적으로 판독 가능한 다양한 표시 수단을 포함할 수 있다. The method of determining the impedance of the ultrasonic probe and the method of determining the resonance frequency, the method of recognizing the corresponding information, or the method of generating the ultrasonic wave corresponding to the resonance frequency are exemplary and the present invention is not limited to the exemplary embodiment. For example, how the information is recognized may include a variety of mechanically readable display means.
본 발명에 따른 프로브는 프로브의 공진 주파수에 따른 주파수를 인체 내부로 주입시키는 것에 의하여 출력 효율이 향상될 수 있도록 하면서 이와 동시에 진단 및 치료의 효율성이 높아질 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 의료용 초음파 장치는 각각의 프로브 특성에 따른 초음파를 발생시키는 것에 의하여 장치 운용의 효율성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. Probe according to the present invention has the advantage that the output efficiency can be improved by injecting the frequency according to the resonance frequency of the probe into the human body and at the same time the efficiency of diagnosis and treatment can be increased. In addition, the medical ultrasound apparatus according to the present invention has an advantage that the efficiency of the device operation can be improved by generating an ultrasonic wave according to each probe characteristic.
위에서 본 발명의 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. Although described in detail above with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to make various modifications and modifications to the invention without departing from the spirit of the present invention with reference to the embodiments presented. . The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.
f, f0, f1, f2, fA : 주파수
B0: 주파수 대역
|ZA|, |Zf|, |ZH|: 임피던스 크기 f, f 0 , f 1 , f 2 , f A : frequency
B 0 : Frequency band
| Z A |, | Z f |, | Z H |: Impedance magnitude
Claims (4)
주파수에 따른 임피던스 특성을 가지는 초음파 프로브; 및
치료에서 요구되는 주파수 및 초음파 프로브의 임피던스 곡선에서 공진 주파수 대역에 해당되는 주파수에 기초하여 초음파 프로브에서 인체에 주입되는 특정 주파수의 초음파가 발생되도록 제어하는 본체를 포함하고,
상기 초음파 프로브의 임피던스 크기는 본체에 결합되거나 또는 결합되지 않는 상태에서 임피던스 측정기에 의하여 측정되고, 상기 본체 또는 초음파 프로브는 초음파 프로브의 공진 주파수 대역을 인지할 수 있는 수단 및 그에 따른 초음파 주파수 발생의 조절 수단을 가지고 그리고 상기 공진 주파수 대역을 인지할 수 있는 수단은 초음파 프로브에 표시된 기계적으로 판독 가능한 표시 수단 또는 저장 매체가 되는 것을 특징으로 하는 공진 주파수에 인접한 초음파를 발생시키기 위한 의료용 초음파 장치. In the medical ultrasound device for treatment,
An ultrasonic probe having an impedance characteristic according to frequency; And
It includes a main body for controlling to generate the ultrasonic wave of a specific frequency injected into the human body in the ultrasonic probe based on the frequency required for treatment and the frequency corresponding to the resonant frequency band in the impedance curve of the ultrasonic probe,
The magnitude of the impedance of the ultrasonic probe is measured by an impedance measurer with or without coupling to the main body, and the main body or the ultrasonic probe means for recognizing the resonant frequency band of the ultrasonic probe and the adjustment of the ultrasonic frequency generation accordingly. And means for recognizing said resonant frequency band is a mechanically readable display means or a storage medium displayed on an ultrasonic probe.
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