KR101940917B1 - 트랜스듀서 모듈이 추가적으로 장착될 수 있는 초음파 프로브 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모듈 장착을 통한 가변형 초음파 프로브 및 이를 이용한 초음파 영상 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브에는, 대상체에 대하여 초음파를 송수신하기 위한 제 1 트랜스듀서 모듈, 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 제 2 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어하기 위한 동작제어부, 타 디바이스와의 통신을 위한 통신부 및 전원 공급을 위한 전원부가 포함되고, 제 2 트랜스듀서 모듈은 캡(cap) 형상으로써, 초음파 프로브에 장착될 때 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부와 초음파 프로브의 노출된 제 1 전극부가 물리적인 접촉을 통해 연결되고, 동작제어부에 의하여 제 2 트랜스듀서 모듈의 동작 제어가 가능하며 초음파 프로브와 제 2 트랜스듀서 모듈이 모두 완전 방수가 가능한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 트랜스듀서 모듈이 추가적으로 장착될 수 있는 초음파 프로브 및 이러한 초음파 프로브를 이용한 초음파 영상 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제 1 트랜스듀서 모듈이 구비된 초음파 프로브에 추가로 제 2 트랜스듀서 모듈의 탑재(mount)가 가능하도록 함으로써 프로브의 휴대성을 증대시키고, 사용자 희망 형태의 트랜스듀서를 선택적으로 사용할 수 있도록 하며 초음파 프로브 및 탑재되는 트랜스듀서 모듈이 완전 방수가 가능하도록 하는 초음파 프로브와 이러한 초음파 프로브를 이용한 영상 시스템에 관한 것이다.
의료용 초음파 시스템은 비침습적인 방법으로 인체 내부를 영상화하며, 크게 초음파 프로브와 영상 시스템으로 나뉜다. 이 중, 초음파 프로브는 체내로 초음파를 송수신하는 주요 역할을 하며 수신된 신호를 영상 시스템으로 전달하여 영상 처리가 가능하도록 한다.
의료용 초음파 영상 시스템은 크게 카트 기반(cart-based) 초음파 영상 시스템과 휴대용 초음파 영상 시스템으로 나뉘며, 두 종류의 시스템 모두 대부분 유선 초음파 프로브를 많이 사용하고 있다. 현재 휴대용 영상 시스템 개발 동향은 프로브와 시스템 사이를 무거운 동축 케이블을 사용하는 유선이 아니라 무선으로 연결해주는 방식으로 이루어지고 있다. 유선인 경우에는 사용 목적에 따라 트랜스듀서 및 간단한 전자 회로로 이루어진 초음파 프로브를 다양하게 갖추고 있어야 한다. 무선인 경우에는 트랜스듀서와 각종 영상 및 통신 시스템 모듈이 하나의 프로브내에 집적되어 있어서 휴대성이 더욱 증가되었지만, 하나의 프로브가 하나의 트랜스듀서와 결합되어 있기 때문에 트랜스듀서의 종류를 변경해서 진단 해야 할 경우에는 프로브 자체를 교체 해야 하는 비용적인 문제점이 있다.
또한 초음파 검사 시, 초음파 프로브는 환자와의 직접적인 접촉으로 인한 환자간의 교차 감염 또는 초음파 젤의 미생물 감염으로 인한 2차 감염의 발생 원인이 될 수 있기 때문에 검사 전·후 프로브의 위생관리가 필수적이다. 특히 무선 초음파 프로브의 경우에는 트랜스듀서 및 복잡한 영상 및 통신 모듈이 하나의 프로브안에 집적되어 있기 때문에 완전 방수 기능을 갖추는 것이 위생관리에 필요한 시간 및 비용을 줄일 수 있는 방법이 될 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초음파 프로브에 다양한 형태의 트랜스듀서가 결합 및 분리가 됨으로써, 진단 항목 또는 목적에 따른 사용자의 프로브 선택의 폭을 넓히고 편의성을 증대시키는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 초음파 프로브에 추가적인 트랜스듀서가 결합되더라도 완전 방수가 가능하도록 하여, 프로브의 위생관리 과정 및 소요 시간의 단축에 목적이 있다.
더불어, 본 발명은 초음파 프로브에 이미 내장된 트랜스듀서 뿐만 아니라, 추가적으로 결합될 수 있는 트랜스듀서를 초음파 프로브에서 직접 제어할 수 있도록 함으로써, 제작 비용을 대폭 절감하고 사용자의 휴대성을 증대시키는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈이 추가적으로 장착될 수 있는 초음파 프로브에는, 대상체에 대하여 초음파를 송수신하기 위한 제 1 트랜스듀서 모듈, 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 추가적으로 장착될 수 있는 제 2 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어하기 위한 동작제어부, 타 디바이스와의 통신을 위한 통신부 및 전원 공급을 위한 전원부가 포함되고, 제 2 트랜스듀서 모듈은 캡(cap) 형상으로써, 초음파 프로브에 장착될 때 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부와 초음파 프로브의 노출된 제 1 전극부가 접촉됨으로써 연결되고, 동작제어부에 의하여 제 2 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브에는 제 2 트랜스듀서 모듈과의 결합을 위한 제 1 함몰부가 더 포함되고, 제 2 트랜스듀서 모듈에는 초음파 프로브와의 결합을 위한 제 1 돌출부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 함몰부에는 동작제어부와 연결된 전극이 포함되고, 제 1 돌출부는 전체가 전기전도성을 갖는 물질로 이루어져 있거나, 초음파 프로브의 제 1 함몰부와 접촉하는 끝 부분만 전기전도성을 가지도록 도금될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브에는 제 2 트랜스듀서 모듈과의 결합 및 제 2 전극부의 보호를 위한 제 2 함몰부가 더 포함되고, 제 2 트랜스듀서 모듈에는 초음파 프로브와의 결합 및 제 2 전극부의 보호를 위한 제 2 돌출부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동작제어부는 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 제 2 트랜스듀서 모듈 중 어느 하나와만 연결되어, 연결된 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어할 수 있다. 따라서 동작제어부는 제 2 트랜스듀서 모듈이 결합되지 않는 경우, 제 1 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어하고, 제 2 트랜스듀서 모듈이 결합되는 경우, 제 2 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부에는, 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부의 상단에 배치되고, 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부와 초음파 프로브의 제 1 전극부와의 접촉력을 증진시키기 위한 전극 돌출 패드(pad), 전극 돌출 패드를 초음파 프로브의 제 1 전극부 방향으로 밀거나 당김으로써 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부와 초음파 프로브의 제 1 전극부 간의 접촉력을 유지시키기 위한 탄성부재 및 단일 혹은 복수의 전극 돌출 패드를 균일한 힘으로 밀거나 당기기 위해 전극 돌출 패드와 탄성부재 사이에 배치되는 박막이 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브 및 제 2 트랜스듀서 모듈 각각은 방수가 가능하며, 초음파 프로브의 제 1 전극부 및 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부가 접촉에 의하여 서로 연결된 후에도 모든 부분에서 방수가 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈의 추가적인 장착을 통한 가변형 초음파 프로브를 이용한 초음파 영상 시스템에는 전술한 초음파 프로브 및 이러한 초음파 프로브로부터 신호를 수신하여 영상을 처리하고 출력하는 초음파 영상처리부를 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동작제어부에는 대상체에 대하여 초음파를 송수신하기 위한 신호를 생성하거나 처리하기 위한 컨트롤러, 신호 생성부 및 신호 처리부, 초음파 빔을 집속시키기 위한 시간 지연 연산을 수행하는 송신 집속부, 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 제 2 트랜스듀서 모듈을 통해 수신된 신호에 대한 시간 지연 연산을 수행하는 수신 집속부, 초음파 신호를 증폭시켜 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 제 2 트랜스듀서 모듈에 제공하는 송신 증폭부 및 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 제 2 트랜스듀서 모듈로부터 전달받은 신호를 증폭시키는 수신 증폭부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서 제공되는 초음파 프로브 및 시스템에 따르면, 단일 프로브 몸체에 추가적인 트랜스듀서 모듈을 탈부착함으로써 적어도 두 종류 이상의 형상(예컨대, 선형 배열(linear array)과 볼록형 배열(convex array), 선형 배열(linear array)과 위상차 배열(phased array), 볼록형 배열(convex array)과 위상차 배열(phased array)의 조합)의 트랜스듀서 구현이 가능하므로, 사용자의 프로브 사용에 있어서 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 이때 단일 프로브 및 추가적인 모듈은 모두 방수 기능을 가지며, 프로브와 모듈 사이의 전기적인 결합 방식 또한 방수가 가능하므로 최종적으로 결합된 프로브는 완전 방수 기능을 가질 수 있다. 따라서 이를 통해 프로브 위생 관리 과정 및 소요 시간을 단축할 수 있다.
또한, 단일 프로브 몸체와 탈부착형 트랜스듀서 모듈 등과 같이 휴대가 용이하기 때문에 종래 대비 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있으며, 의료기관 등의 일반적인 의료 환경에서뿐만 아니라 응급 현장 또는 의료시설이 낙후한 지역 등에서 매우 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 프로브 몸체에 추가적으로 결합될 수 있는 트랜스듀서 모듈은 초음파 프로브에 이미 구비된 트랜스듀서 모듈의 동작을 지원 하는 시스템 기능(예컨대, 트랜스듀서 구동을 위한 신호 처리 기능, 빔포밍(beamforming)기능을 포함한 간단한 영상처리 기능 및 초음파 영상 시스템과의 통신 기능 등)을 대부분 공유 할 수 있으므로 종래와 같이 상이한 형상의 트랜스듀서 모듈마다 초음파 프로브 몸체를 개별적으로 갖도록 만들 필요가 없다. 따라서 초음파 프로브 제작비를 대폭 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)와 제 2 트랜스듀서 모듈(2000), 그리고 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 결합된 가변형 초음파 프로브(3000)를 나타낸다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 평면도, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 측면도, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 측면 투시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 평면도, (b) (a)를 x-y 평면으로 자른 단면도, (c) 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 측면 투시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(3000)의 측면 투시도 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)의 확대도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈의 추가적인 장착을 통한 가변형 초음파 프로브(3000)를 이용한 초음파 영상 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 평면도, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 측면도, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 측면 투시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 평면도, (b) (a)를 x-y 평면으로 자른 단면도, (c) 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 측면 투시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(3000)의 측면 투시도 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)의 확대도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈의 추가적인 장착을 통한 가변형 초음파 프로브(3000)를 이용한 초음파 영상 시스템의 블록도를 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 임상병리사, 방사선사 등 병원 관계자뿐 아니라 의료장치를 다루는 응급구조사 등이 될 수 있으나. 이에 한정되지는 않는다. "대상체"는 진단을 위한 의학영상 촬영이 필요한 환자뿐 아니라 수의학적으로도 사용할 수 있기 위해 동물도 포함될 수 있다. 또한, 대상체는 목, 흉부, 복부 등의 신체의 일부를 포함할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 기본 초음파 프로브(1000)와 결합된 가변형 초음파 프로브(3000)의 예를 나타낸다. 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 평면도, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 측면도, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)의 측면 투시도를 나타낸다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 평면도, (b) (a)를 x-y 평면으로 자른 단면도, (c) 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 측면 투시도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈이 추가적으로 장착될 수 있는 초음파 프로브(3000)에는 대상체에 대하여 초음파를 송수신하기 위한 제 1 트랜스듀서 모듈(1100), 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 또는 추가적으로 장착될 수 있는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 동작을 제어하기 위한 동작제어부(1200), 타 디바이스와의 통신을 위한 통신부(1300) 및 전원 공급을 위한 전원부(1400)가 포함될 수 있다. 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)은 캡(cap) 형상으로써, 초음파 프로브에 장착될 때 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)와 초음파 프로브(1000)의 노출된 제 1 전극부(1500)가 접촉됨으로써 연결되고, 동작제어부(1200)에 의하여 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 동작 제어가 가능할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 트랜스듀서(1140)와 제 2 트랜스듀서(2100)는 서로 크기가 다른 동일한 유형의 트랜스듀서 조합(예컨대, 선형 배열 트랜스듀서와 선형 배열 트랜스듀서, 볼록형 배열 트랜스듀서와 볼록형 배열 트랜스듀서 또는 위상차 배열 트랜스듀서와 위상차 배열 트랜스듀서 등), 또는 서로 다른 크기 및 유형의 트랜스듀서의 조합(예컨대, 선형 배열 트랜스듀서와 볼록형 배열 트랜스듀서, 선형 배열 트랜스듀서와 위상차 배열 트랜스듀서 또는 볼록형 배열 트랜스듀서와 위상차 배열 트랜스듀서 등)으로 구현될 수 있다. 다시 말해서, 사용자는 필요에 따라 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)을 초음파 프로브(1000)와 결합한 상태로 사용하거나 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)을 분리하고 초음파 프로브(1000)만을 사용할 수도 있다. 또한, 검사 항목 등 다양한 응용 분야에 따라 두 개 이상의 트랜스듀서 조합도 가능하다. 다시 말해서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초음파 프로브(1000)를 본체로 하여 프로브(1000)에 내장된 트랜스듀서(예컨대, 제 1 트랜스듀서 모듈(1100))과 동일한 유형 또는 상이한 유형의 외부 트랜스듀서(예컨대, 제 2 트랜스듀서 모듈(2000))가 본체와 결합되거나 분리됨으로써 가변형 초음파 프로브(3000)를 구현할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 트랜스듀서(1140)의 너비는 초음파 프로브(1000)의 너비보다 짧으며 외부로 돌출된 구조를 가질 수 있다. 초음파 프로브(1000)의 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 내에서 제 1 트랜스듀서(1140) 부분을 제외한 좌우 영역은 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)과의 결합 시 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)과 초음파 프로브(1000)가 서로 밀리지 않도록 지지하는 지지대 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동작제어부(1200)는 PCB(Printed Circuit Board)를 통해 구현될 수 있으며, PCB를 통해 제 1 트랜스듀서 모듈(1100)뿐만 아니라 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)을 구동하거나 송수신된 신호를 처리해서 영상 및 도플러 플로우 측정 기능 등을 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2b 및 도3의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)에는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)과의 결합을 위한 제 1 함몰부(1600)가 포함될 수 있으며, 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)에는 초음파 프로브(1000)와의 결합을 위한 제 1 돌출부(2300)가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 함몰부(1600)에는 동작제어부(1200)와 연결된 전극(1610)이 포함될 수 있고, 제 1 돌출부(2300)는 전체가 전기전도성을 갖는 물질로 이루어져 있거나, 초음파 프로브(1000)의 제 1 함몰부(1600)와 접촉하는 끝 부분만 전기전도성을 가지도록 도금되어 있을 수 있다. 제 1 함몰부(1600)의 전극(1610)은 복수개로 구성될 수 있으며, 초음파 프로브(1000)가 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)과 결합되지 않은 경우 개방(open)된 상태로 존재할 수 있다. 초음파 프로브(1000)가 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)과 결합되는 경우 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 1 돌출부(2300)는 제 1 함몰부(1600)에 포함된 전극(1610)을 단락(short)시킬 수 있다. 이를 통해, 동작제어부(1200)는 전극(1610)의 상태에 따라 제 2 트랜스듀서(2100)의 결합 여부를 인식할 수 있다. 즉, 제 1 함몰부(1600)의 전극(1610)이 개방 상태일 경우 동작제어부(1200)는 제 1 트랜스듀서 모듈(1100)를 인식할 수 있고, 전극(1610)이 단락 상태일 경우 제 2 트랜스듀서(2100)를 인식할 수 있다.
도 2 및 도 3의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)에는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)과의 결합 및 제 2 전극부(2200)의 보호를 위한 제 2 함몰부(1700)가 더 포함될 수 있고, 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)에는 초음파 프로브(1000)와의 결합 및 제 2 전극부(2200)의 보호를 위한 제 2 돌출부(2400)가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 함몰부(1700) 및 제 2 돌출부(2400)는 초음파 프로브(1000)가 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 내부로 밀려들어가지 않도록 하는 지지대 역할을 할 수 있으며, 초음파 프로브(1000)와 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)간의 결합 과정에서 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)의 손상을 방지할 수 있다. 제 2 함몰부(1700)와 제 2 돌출부(2400)는 반구 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 재질 또한 탄성을 가질 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다.
도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(1000)는 제 1 메인 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)(1120), 제 1 서브 FPCB(1510), 제 1 접지 시트(ground sheet)(1110) 및 제 1 메인 커넥터(connector)(1130), 제 1 서브 커넥터(1520) 등을 포함할 수 있다. 제 1 트랜스듀서 모듈(1100)은 동작제어부(1200)를 구현하는 PCB와의 연결을 위해 전극 패턴이 있는 제 1 메인 FPCB(1120)와 접지 역할을 하는 접지 시트(1110)를 포함할 수 있다. 제 1 메인 FPCB(1120)에는 신호 및 접지 패턴이 형성되어 있으며, 접지 시트(1110)는 제 1 메인 FPCB(1120)와 연결되고, 제 1 메인 FPCB(1120)는 제 1 메인 커넥터(1130)를 통해 동작제어부(1200)를 구현하는 PCB와 연결될 수 있다. 이 때 전기전도성을 갖는 정합층 또는 골드/크롬 도금을 이용한 압전소자와 제 1 메인 FPCB(1120)의 접지 패턴을 연결할 경우 제 1 접지 시트(1110)의 사용이 생략될 수 있다.
또한, 제 1 서브 FPCB(1510)는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)와 접촉을 위해 초음파 프로브(1000)의 제 1 전극부(1500)을 통해 노출될 수 있다. 제 1 서브 FPCB(1510)는 제 1 서브 커넥터(1520)를 통해 동작제어부(1200)의 PCB와 연결되며, 초음파 프로브(1000)는 제 2 트랜스듀서 모듈과의 전기적인 결합을 위한 제 1 서브 FPCB(1510)의 제 1 전극부(1500)를 외부로 노출된 상태로 고정할 수 있도록 하는 고정대(1800)를 포함할 수 있다. 동작제어부(1200)를 구현하는 PCB에 배치된 소자(1280)들은 PCB 내에서 트랜스듀서 구동 및 신호처리 기능, 영상처리 기능, 다양한 도플러 플로우 측정 및 초음파 영상처리부(4000)와의 통신 기능 등을 담당할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)은 캡(cap) 형상으로써, 초음파 프로브(1000)에 장착될 때 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)와 초음파 프로브(1000)의 노출된 제 1 전극부(1500), 보다 구체적으로는 전극 함몰 패드(1530)가 접촉됨으로써 연결되고, 동작제어부(1200)에 의하여 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 동작제어부(1200)는 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 또는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000) 중 어느 하나와만 연결되어, 연결된 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어할 수 있다. 따라서 동작제어부(1200)는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 결합되지 않는 경우, 제 1 트랜스듀서 모듈(1100)의 동작을 제어하고, 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 결합되는 경우, 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 전극부(1500,2200)간 접촉, 보다 구체적으로는 전극 패드들의 접촉(1530,2210)으로 초음파 프로브(1000)와 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 결합된 상태에서도, 모든 부분에 있어서 완전 방수가 가능할 수 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 돌출부(2300)는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 초음파 프로브(1000)와 결합될 때 마모되는 것을 방지하기 위해, 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 외측면에 위치하는 버튼(2310)을 통해 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 내부로 삽입될 수 있다. 즉, 초음파 프로브(1000)가 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)와 결합할 때, 버튼(2310)을 눌러 초음파 프로브(1000)가 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 내부로 부드럽게 들어갈 수 있도록 하며, 온전히 내부로 들어갔을 때, 버튼(2310)에서 손을 떼어 제 1 돌출부(2300)가 제 1 함몰부(1600)와 결합되어 초음파 프로브(1000 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)을 고정시킬 수 있다.
도 3의 (c)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)은 신호 및 접지 패턴이 그려진 제 2 FPCB(2120)와 제 2 접지 시트(2110)를 포함할 수 있으며, 전기전도성을 갖는 정합층 또는 골드/크롬 도금을 이용하여 압전소자의 접지 전극과 제 2 FPCB(2120)의 접지 패턴을 연결할 경우 제 2 접지 시트(2110)의 사용이 생략될 수 있다. 또한, 제 2 FPCB(2120)는 초음파 프로브(1000)의 제 1 전극부(1500)가 위치하는 영역까지 연결될 수 있으며, 제 1 전극부(1500)와 상응하는 영역에 제 2 FPCB(2120)의 전극 패턴이 노출될 수 있다(2210).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브(3000)의 측면 투시도 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)의 확대도를 나타낸다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)에는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)의 상단에 배치되고, 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)와 초음파 프로브(1000)의 제 1 전극부(1500)와의 접촉력을 증진시키기 위한 전극 돌출 패드(2210), 전극 돌출 패드(2210)를 초음파 프로브(1000)의 제 1 전극부(1500) 방향, 보다 구체적으로는 전극 함몰 패드(1530) 방향으로 밀거나 당김으로써 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)와 초음파 프로브(1000)의 제 1 전극부(1500) 간의 접촉력을 유지시키기 위한 탄성부재(2220) 및 단일 혹은 복수의 전극 돌출 패드(2210)를 균일한 힘으로 밀거나 당기기 위해 전극 돌출 패드(2210)와 탄성부재(2220) 사이에 배치되는 박막(2230)이 포함될 수 있다. 이때, 전극 돌출 패드(2210)는 제 2 돌출부(2400)의 길이보다 짧으며, 초음파 프로브(1000)와 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 결합 시 제 2 돌출부(2400)로 인해 전극 돌출 패드(2210)가 초음파 프로브(1000)에 닿는 것을 최소화하여 마모되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 초음파 프로브(1000)와 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 결합이 완료되는 경우 전극 돌출 패드(2210)는 초음파 프로브(1000)의 노출된 제 1 전극부(1500), 보다 구체적으로 전극 함몰 패드(1530)와 접촉하게 되어, 동작제어부(1200)는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)을 제어할 수 있게 된다. 또한, 탄성부재(2220)는 스프링 등일 수 있으며, 박막(2230)은 얇고 단단한 시트(sheet) 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 초음파 프로브(1000) 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000) 각각은 방수가 가능하며, 초음파 프로브(1000)의 제 1 전극부(1500) 및 제 2 트랜스듀서 모듈(20000의 제 2 전극부(2200)가 접촉에 의하여 서로 연결된 후에도 모든 부분에서 완전 방수가 가능할 수 있다. 즉, 초음파 프로브(1000)의 제 1 전극부(1500) 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)의 제 2 전극부(2200)는 외부로 노출되어 있으므로, 초음파 프로브(1000) 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 결합되지 않고 사용되는 경우 물에 의한 합선 등의 문제를 방지하기 위해 제 1 전극부(1500) 및 제 2 전극부(2200)는 각각 방수가 가능하도록 형성될 수 있다. 또한, 초음파 프로브(1000) 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)이 결합되어 사용되는 경우, 제 1 전극부(1500) 및 제 2 전극부(2200)간의 물리적인 접촉을 통해 서로 연결시킴으로써, 결합 후에도 방수 기능이 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방수 기능의 구현을 통해 초음파 검사 전 소독액에 초음파 프로브(1000) 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)을 담가서 보관해둘 수 있으며, 소독액 등에 담겨서 보관 중인 초음파 프로브(1000) 및 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)을 검사 시 꺼내어 즉시 결합하여 사용할 수 있어 위생 관리를 위한 시간 및 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈의 추가적인 장착을 통한 가변형 초음파 프로브(3000)를 이용한 초음파 영상 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 시스템은 전술한 초음파 프로브(3000)로부터 초음파 신호를 송수신 한 후, 각종 초음파 영상 (예컨대, A-mode, B-mode, C-mode, M-mode) 및 도플러 정보 (예컨대, 도플러 플로우, 칼라 도플러 등)를 처리하고 이러한 데이터를 유무선으로 수신해서 출력하는 초음파 영상처리부(4000)를 포함할 수 있다. 이때, 초음파 영상처리부(4000)는 다양한 초음파 영상을 출력하기 위한 디스플레이부, 타 디바이스와 신호를 송수신하기 위한 통신부 및 전원부 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동작제어부(1200)에는 대상체에 대하여 초음파를 송수신하기 위한 신호를 생성하거나 처리하기 위한 컨트롤러(1210), 신호 생성부(1220), 신호 처리부(1230), 초음파 빔을 집속시키기 위한 시간 지연 연산을 수행하는 송신 집속부(1240), 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 또는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)을 통해 수신된 신호에 대한 시간 지연 연산을 수행하는 수신 집속부(1250), 초음파 신호를 증폭시켜 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 또는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)에 제공하는 송신 증폭부(1260) 및 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 또는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)로부터 전달받은 신호를 증폭시키는 수신 증폭부(1270)가 포함될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 초음파를 송수신하기 위해 컨트롤러(1210)에서 신호 생성부(1220)로 신호를 보내면, 신호 생성부(1220)에서 펄스 신호를 생성할 수 있고 초음파 빔을 집속시키기 위해 송신 집속부(1240)에서 시간 지연에 대해 연산을 수행할 수 있다. 다음으로, 송신 증폭부(1260)에서 신호를 증폭시켜 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 또는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)에 신호를 전달할 수 있다. 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 또는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)은 전달된 신호를 수신하여 대상체에 초음파 신호를 송신할 수 있고 송신된 초음파 신호는 대상체로부터 반사되어 제 1 트랜스듀서 모듈(1100) 또는 제 2 트랜스듀서 모듈(2000)로 다시 수신될 수 있다. 수신된 초음파 신호는 수신 증폭부(1270)을 통해 증폭될 수 있고 수신 집속부(1250)을 통해 수신된 신호에 대한 시간 지연 연산이 수행될 수 있다. 마지막으로 시간 지연 연산이 수행된 신호는 신호 처리부(1230)을 통해 빔포밍을 포함한 영상처리가 수행될 수 있으며, 컨트롤러(1210)을 거쳐 통신부(1300)를 통해 초음파 영상처리부(4000)로 전달될 수 있다.
본 발명에서는 설명의 편의상 무선 초음파 프로브를 예로써 상정하여 설명 하였으나, 이에 한정 되지 않고, 각종 휴대형 초음파 영상 시스템 및 카트형 초음파 영상 시스템에도 적용 될 수 있다. 다시 말해서, 휴대형 초음파 영상 시스템, 카트형 초음파 영상 시스템의 유선 초음파 프로브 뿐만 아니라 무선 초음파 프로브에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 시스템과 관련하여서는 전술한 초음파 프로브에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 시스템과 관련하여, 전술한 초음파 프로브에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 초음파 프로브의 동작 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 이러한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1000: 초음파 프로브 1100: 제 1 트랜스듀서 모듈
1110: 제 1 접지 시트 1120: 제 1 메인 FPCB
1130: 제 1 메인 커넥터 1140: 제 1 트랜스듀서
1200: 동작제어부 1210: 컨트롤러
1220: 신호 생성부 1230: 신호 처리부
1240: 송신 집속부 1250: 수신 집속부
1260: 송신 증폭부 1270: 수신 증폭부
1280: 전기전자소자 1300: 통신부
1400: 전원부 1500: 제 1 전극부
1510: 제 1 서브 FPCB 1520: 제 1 서브 커넥터
1530: 전극 함몰 패드 1600: 제 1 함몰부
1610: 인식용 전극 1700: 제 2 함몰부
1800: 고정대 2000: 제 2 트랜스듀서 모듈
2100: 제 2 트랜스듀서 2110: 제 2 접지 시트
2120: 제 2 FPCB 2200: 제 2 전극부
2210: 전극 돌출 패드 2220: 탄성부재
2230: 박막 2240: 하우징
2300: 제 1 돌출부 2310: 버튼
2400: 제 2 돌출부
3000: 트랜스듀서 모듈이 추가적으로 장착된 가변형 초음파 프로브
4000: 초음파 영상처리부
1110: 제 1 접지 시트 1120: 제 1 메인 FPCB
1130: 제 1 메인 커넥터 1140: 제 1 트랜스듀서
1200: 동작제어부 1210: 컨트롤러
1220: 신호 생성부 1230: 신호 처리부
1240: 송신 집속부 1250: 수신 집속부
1260: 송신 증폭부 1270: 수신 증폭부
1280: 전기전자소자 1300: 통신부
1400: 전원부 1500: 제 1 전극부
1510: 제 1 서브 FPCB 1520: 제 1 서브 커넥터
1530: 전극 함몰 패드 1600: 제 1 함몰부
1610: 인식용 전극 1700: 제 2 함몰부
1800: 고정대 2000: 제 2 트랜스듀서 모듈
2100: 제 2 트랜스듀서 2110: 제 2 접지 시트
2120: 제 2 FPCB 2200: 제 2 전극부
2210: 전극 돌출 패드 2220: 탄성부재
2230: 박막 2240: 하우징
2300: 제 1 돌출부 2310: 버튼
2400: 제 2 돌출부
3000: 트랜스듀서 모듈이 추가적으로 장착된 가변형 초음파 프로브
4000: 초음파 영상처리부
Claims (9)
- 트랜스듀서 모듈이 추가적으로 장착될 수 있는 초음파 프로브로서,
상기 초음파 프로브에는,
대상체에 대하여 초음파를 송수신하기 위한 제 1 트랜스듀서 모듈;
상기 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 추가적으로 장착될 수 있는 제 2 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어하기 위한 동작제어부;
타 디바이스와의 통신을 위한 통신부; 및
전원 공급을 위한 전원부가 포함되고,
상기 제 2 트랜스듀서 모듈은 캡(cap) 형상으로써, 상기 초음파 프로브에 장착될 때 상기 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부와 상기 초음파 프로브의 노출된 제 1 전극부가 접촉됨으로써 연결되고,
상기 동작제어부에 의하여 상기 제 2 트랜스듀서 모듈의 동작 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 초음파 프로브에는 상기 제 2 트랜스듀서 모듈과의 결합을 위한 제 1 함몰부가 더 포함되고,
상기 제 2 트랜스듀서 모듈에는 상기 초음파 프로브와의 결합을 위한 제 1 돌출부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
- 제2항에 있어서,
상기 제 1 함몰부에는 상기 동작제어부와 연결된 전극이 포함되고,
상기 제 1 돌출부는 전체가 전기전도성을 갖는 물질로 이루어져 있거나, 상기 초음파 프로브의 제 1 함몰부와 접촉하는 끝 부분만 전기전도성을 가지도록 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 초음파 프로브에는 상기 제 2 트랜스듀서 모듈과의 결합 및 제 2 전극부의 보호를 위한 제 2 함몰부가 더 포함되고,
상기 제 2 트랜스듀서 모듈에는 상기 초음파 프로브와의 결합 및 제 2 전극부의 보호를 위한 제 2 돌출부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 동작제어부는 상기 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 상기 제 2 트랜스듀서 모듈 중 어느 하나와만 연결되어, 연결된 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어할 수 있고, 상기 제 2 트랜스듀서 모듈이 결합되지 않는 경우, 상기 제 1 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어하고, 상기 제 2 트랜스듀서 모듈이 결합되는 경우, 상기 제 2 트랜스듀서 모듈의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부의 상단에 배치되고, 상기 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부와 상기 초음파 프로브의 제 1 전극부와의 접촉력을 증진시키기 위한 전극 돌출 패드;
상기 전극 돌출 패드를 상기 초음파 프로브의 제 1 전극부 방향으로 밀거나 당김으로써 상기 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부와 상기 초음파 프로브의 제 1 전극부 간의 접촉력을 유지시키기 위한 탄성부재; 및
상기 전극 돌출 패드를 균일한 힘으로 밀거나 당기기 위해 상기 전극 돌출 패드와 상기 탄성부재 사이에 배치되는 박막이 포함되는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 초음파 프로브 및 상기 제 2 트랜스듀서 모듈 각각은 방수가 가능하며, 상기 초음파 프로브의 제 1 전극부 및 상기 제 2 트랜스듀서 모듈의 제 2 전극부가 접촉에 의하여 서로 연결된 후에도 모든 부분에서 방수가 가능한 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
- 트랜스듀서 모듈의 추가적인 장착을 통한 가변형 초음파 프로브를 이용한 초음파 영상 시스템에 있어서,
제1항에 따른 초음파 프로브; 및
상기 초음파 프로브로부터 신호를 수신하여 영상을 처리하고 출력하는 초음파 영상처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 동작제어부에는 상기 대상체에 대하여 초음파를 송수신하기 위한 신호를 생성하거나 처리하기 위한 컨트롤러;
신호 생성부; 및 신호 처리부;
초음파 빔을 집속시키기 위한 시간 지연 연산을 수행하는 송신 집속부;
상기 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 상기 제 2 트랜스듀서 모듈을 통해 수신된 신호에 대한 시간 지연 연산을 수행하는 수신 집속부;
초음파 신호를 증폭시켜 상기 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 상기 제 2 트랜스듀서 모듈에 제공하는 송신 증폭부; 및
상기 제 1 트랜스듀서 모듈 또는 상기 제 2 트랜스듀서 모듈로부터 전달받은 신호를 증폭시키는 수신 증폭부가 포함되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 시스템.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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