KR100856044B1 - Ultrasound diagnosis device comprising multilayer-membrane structured probe - Google Patents

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문창호
서정철
황원순
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주식회사 메디슨
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초음파 진단장치에 관한 것으로, 초음파 신호를 송수신하는 프로브와, 초음파 신호를 입력받아 초음파영상을 생성하는 프로세서와, 생성된 초음파영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하며, 프로브는 서로 다른 물질 및 두께를 가지는 적어도 둘 이상의 레이어로 이루어진 멤브레인을 포함하는 초음파 진단장치를 제공한다. Relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, a probe for transmitting and receiving ultrasonic signals, receiving ultrasonic signals comprising: a display for displaying the processor, the generated ultrasound image to generate an ultrasound image, the probe having at least a different material, thickness It provides an ultrasonic diagnostic apparatus including a membrane consisting of two or more layers.
초음파, 프로브, 멤브레인, 멀티레이어. Ultrasonic probe, membrane and multi-layer.

Description

멀티레이어 멤브레인을 구비하는 프로브를 포함하는 초음파 진단장치{ULTRASOUND DIAGNOSIS DEVICE COMPRISING MULTILAYER-MEMBRANE STRUCTURED PROBE} {ULTRASOUND DIAGNOSIS DEVICE COMPRISING MULTILAYER-MEMBRANE STRUCTURED PROBE} ultrasound diagnostic apparatus including a probe having a multi-layer membrane

도 1은 본 발명에 의한 초음파 진단장치를 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 1 is a schematic representation of an ultrasound diagnostic apparatus according to the present invention.

도 2a는 도 1의 멀티레이어 멤브레인을 구비하는 프로브를 개략적으로 나타낸 단면도이다. Figure 2a is a cross-sectional view schematically showing a probe having a multi-layer membrane of Figure 1;

도 2b는 도 2a의 멀티레이어 멤브레인을 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 2b schematically shows the multi-layer membrane of Figure 2a.

본 발명은 초음파 진단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티레이어 멤브레인을 구비하는 프로브를 포함하는 초음파 진단장치에 관한 것이다. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus including a probe comprising a, more particularly, to multi-layer membranes relates to an ultrasonic diagnostic apparatus.

일반적으로, 대표적으로 사용되는 의료용 초음파 장비로는 인체 내부의 장기 또는 태아 등을 스캔하기 위하여 사용되는 초음파 진단장치를 예로 들 수 있다. In general, a medical ultrasound equipment is typically used may be in the ultrasonic diagnostic apparatus is used to scan the human body, such as the internal organs or embryos as an example. 초음파 진단장치는 X선 촬영기, 컴퓨터단층촬영기(CT) 또는 자기공명영상촬영기(MRI) 등의 인체내부 스캔용 의료장비와는 달리, 초음파의 방사각도를 임의로 스티어링하여(steering) 원하는 인체 내부의 특정 지점을 스캔할 수 있으며 인체에 방사선에 의한 피해 없이 다른 인체내부 스캔용 의료장비보다 상대적으로 빠른 시간 내에 영상을 획득할 수 있다. The ultrasonic diagnostic apparatus is X-ray cameras, computer tomography (CT) or magnetic resonance imaging up camera (MRI) contrast to the human body for internal scan medical devices, such as, optionally steering the radiation angle of the ultrasonic wave (steering) a particular of the internal desired body It can scan points and can acquire images in a relatively short period of time than other medical equipment inside the human body scan, without damage caused by radiation on the human body.

이러한 초음파 진단장치에서는 프로브내에 설치된 소정의 모터를 이용하여 트랜스듀서 어레이의 배열 축을 소정 각도로 반복 스윙(swing) 운동시킴으로써 3차원 초음파영상을 구현한다. The ultrasonic diagnostic apparatus, by using a predetermined motor provided in the probe to implement the three-dimensional ultrasound image by an array axis repeated swing (swing) movement at a predetermined angle with the transducer array. 한편, 초음파 진단장치로 영상을 구현하기 위해서는 초음파신호와 전기적인 신호를 상호 변환시키는 초음파 프로브를 필요로 한다. On the other hand, in order to implement an image by the ultrasonic diagnostic apparatus it requires an ultrasonic probe for converting from ultrasound signals and electrical signals.

종래의 초음파 진단장치에서 프로브는 고무 또는 플라스틱 재질로 이루어진 단층 구조의 멤브레인을 사용한다. In the known ultrasonic diagnostic apparatus uses a probe membrane of the single-layer structure made of a rubber or plastic material. 하지만, 이러한 단층 구조의 멤브레인이 적용된 프로브를 이용해서 고해상도 및 고감도의 초음파영상을 획득하기 어려우며, 이를 통해 정확한 진단을 하는 데에도 분명한 한계를 가지고 있는 문제점이 있다. However, using a probe of such a single-layer structure membrane applied is difficult to obtain an ultrasound image of high resolution and high sensitivity, there is a problem with the obvious limitation in having an accurate diagnosis through it.

따라서, 고감도 및 고해상도의 인체 내부의 3차원 초음파영상을 구현할 수 있는 초음파 프로브가 요구되고 있다. Thus, the ultrasound probe capable of implementing a high sensitivity and a 3D ultrasound image of the body interior of the high resolution has been required.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위해 안출한 것으로, 멀티레이어로 구성된 멤브레인을 프로브에 적용하여 음향 임피던스를 정합하는 초음파 진단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention to that made in view to solve the problems described above, by applying a membrane consisting of a multi-layer to the probe provides an ultrasonic diagnostic apparatus for matching the acoustic impedance.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 초음파 진단장치는 초음파 신호를 송수신하는 프로브와, 초음파 신호를 입력받아 초음파영상을 생성하는 프로세서와, 생성된 초음파영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하며, 프로브는 서로 다른 물질 및 두께를 가지는 적어도 둘 이상의 레이어로 이루어진 멤브레인을 포함한다. In order to achieve this object, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention comprises a probe for transmitting and receiving ultrasound signals, receiving the ultrasound signal a display for the processor to generate an ultrasound image, and display the generated ultrasound image, the probe having a different material thickness and includes a membrane consisting of at least two layers.

바람직하게, 상기 멤브레인의 각 레이어의 두께는 실질적으로 상기 레이어를 통과하는 초음파신호의 파장의 1/4 이다. Preferably, the thickness of each layer of the membrane is substantially a quarter of the wavelength of the ultrasound signal passing through the layer. 상기 레이어 중 상기 프로브의 내측에 위치하는 레이어의 임피던스 값이 외측에 위치하는 레이어의 임피던스 값보다 상대적으로 크다. Impedance values ​​of the layer positioned on the inner side of the probe of the layer is greater than the relative impedance of a layer located on an outer side.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. With reference to the accompanying drawings, the present invention will be described.

도 1은 본 발명에 의한 초음파 진단장치를 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 1 is a schematic representation of an ultrasound diagnostic apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 초음파 진단장치(100)는 초음파 신호를 송수신하는 프로브(110)와, 초음파 신호를 입력받아 초음파영상을 생성하는 프로세서(120,130,140,150)와, 생성된 초음파영상을 디스플레이하는 디스플레이부(160)를 포함하며, 프로브(110)는 서로 다른 물질 및 두께를 가지는 적어도 둘 이상의 레이어로 이루어진 멤브레인(미도시)을 포함한다. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 and the probe 110 for transmitting and receiving ultrasound signals, a display for receiving the ultrasonic signals displayed to the processor (120 130 140 150) for generating an ultrasound image, the generated ultrasound image ( comprising a 160), the probe (110) having a different material thickness and comprising a membrane (not shown) consisting of at least two layers.

여기서, 프로세서(120,130,140,150)는 프로브(110)에 의해 수신된 초음파 신호를 집속하여 이에 대응하는 초음파영상을 생성하는 구성요소를 포괄적으로 의미하는 것으로, 수신된 초음파 신호로부터 프레임 데이터를 생성하는 빔포머(120)와, 생성된 프레임 데이터를 디지털 신호처리하는 디지털 신호처리부(130)와, 디지털 신호처리된 프레임 데이터를 디스플레이하기 위하여 변환하는 디지털 스캔 컨버터(140)와, 변환된 프레임 데이터를 디스플레이하기 위한 비디오 매니저(150)를 포함할 수 있다. Wherein the processor (120 130 140 150) is a beam former for generating frame data from that, the received ultrasonic signal, which means the components to generate an ultrasound image corresponding to the focusing of the ultrasonic signals received by the probe 110 in a comprehensive ( 120) and, the frame data generating digital to digital signal processing the signal processor 130, a digital scan converter for converting to display the frame data processing a digital signal 140 and the video to display the converted frame data It may include a manager 150.

구체적으로, 프로브(110)는 트랜스듀서 어레이(transducer array)(미도시)를 구비하여 초음파 신호를 송수신한다. Specifically, the probe 110 is provided with a transducer array (transducer array) (not shown) to transmit and receive ultrasound signals. 프로브(110)는 멤브레인(미도시)으로 감싸져 있는데, 멤브레인은 트랜스듀서 어레이에 대한 하우징 역할을 한다. Probe 110 there becomes wrapped around the membrane (not shown), the membrane plays a role of a housing the transducer array. 또한, 멤브레인은 서로다른 물질 및 두께를 가지는 적어도 둘 이상의 레이어로 구성된다. Further, the membrane consists of at least two layers having different material and thickness. 즉, 멤브레인(112)을 통과하는 초음파의 속도가 내층과 외층에서 서로 달라지며 이에 따라 초음파의 파장도 달라지게 되는데, 음향 임피던스 간격을 최소화하기 위해서는 또는 음향 임피던스를 정합하기 위해서는 내층과 외층의 두께를 실질적으로 통과하는 초음파 파장의 1/4 되도록 형성하는 것이 바람직하다. That is, it becomes the velocity of ultrasonic waves through the membrane 112 to stick together at inner and outer layers thus the ultrasonic wave is also there is vary, in order to match the order to minimize the acoustic impedance gap or acoustic impedance, the thickness of the inner and outer layers it is formed such that 1/4 of the ultrasonic wavelength which substantially passes are preferred. 이러한 다층 레이어 구조의 멤브레인에 대해서는 후속하는 도 2a 및 2b를 참조하여 상세히 설명하고자 한다. For these multi-layered layer structure of the membrane, see the subsequent Figures 2a and 2b to be described in detail.

빔포머(beam former)(120)는 각각의 트랜스듀서 어레이에 의해 수신된 초음파 에코신호를 집속하여 로 데이터(raw data)인 프레임 데이터 신호를 생성한다. Beamformer (beam former) (120) generates the frame data signal Data (raw data) with the focusing of the ultrasound echo signal received by each of the transducer array.

디지털 신호처리부(Digital Signal Processor: DSP)(130)는 프레임 데이터 신호를 디지털 신호처리하여 초음파영상 데이터를 생성한다. Digital signal processing (Digital Signal Processor: DSP) (130) by a frame data signal processed digital signal to generate the ultrasonic image data.

디지털 스캔 컨버터(Digital Scan Converter: DSC)(140)는 초음파영상 데이터를 소정의 주사선 표시형식의 디스플레이부(160)에서 사용되는 데이터 형식으로 변환한다. A digital scan converter (Digital Scan Converter: DSC) (140) converts the ultrasound image data to the data format used by the display unit 160 in a predetermined scan line format. 즉, 초음파영상 데이터 신호를 실제 디스플레이부(160)에 디스플레이되는 데이터 형태로 변환해 주는 역할을 한다. That is, it serves to transform data into the form that displays the ultrasonic image data signal in the actual display section 160.

비디오 매니저(video manager)(150)는 변환된 프레임 데이터 영상신호를 디스플레이하게 한다. Video Manager (video manager) (150) is to display the converted frame picture signal data.

디스플레이부(160)는 생성된 초음파영상을 디스플레이하여 유저에게 제공한 다. The display unit 160 to display the generated ultrasound image is provided to the user.

도 2a는 도 1의 멀티레이어 멤브레인을 구비하는 프로브를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 2b는 도 2a의 멀티레이어 멤브레인을 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 2a is a cross-sectional view schematically showing a probe having a multi-layer membrane of Figure 1, Figure 2b schematically shows the multi-layer membrane of Figure 2a.

도 2a 및 2b를 참조하면, 프로브(110)는 멤브레인(112), 초음파신호를 실질적으로 송수신하는 트랜스듀서 어레이(114)를 포함하며, 멤브레인(112)과 트랜스듀서 어레이(114) 사이의 공간을 오일(116)로 충전하여 프로브(110)의 동작을 용이하게 할 수도 있다. Referring to Figures 2a and 2b, the space between the probe 110 is a membrane 112, which is substantially transmitted and received ultrasonic signals comprises a transducer array 114, the membrane 112 and the transducer array 114 filled with oil (116) may facilitate the operation of the probe 110.

멤브레인(112)은 서로다른 물질 및 두께를 가지는 내층(112a)과 외층(112b)으로 이루어진다. Membrane 112 is formed of an inner layer (112a) and an outer layer (112b) having a different material and thickness. 즉, 멤브레인(112)을 통과하는 초음파의 속도가 내층(112a)과 외층(112b)에서 서로 달라지며 이에 따라 초음파의 파장도 달라지게 되는데, 음향 임피던스 간격을 최소화하기 위해서는 내층(112a)과 외층(112b)의 두께를 실질적으로 초음파 파장의 1/4 되도록 형성하는 것이 바람직하다. That is, becomes the velocity of ultrasonic waves through the membrane 112 is different from each other in the inner layer (112a) and outer (112b) Accordingly, the ultrasonic wave also there is vary, in order to minimize the acoustic impedance gap and the inner layer (112a), the outer layer ( 112b) to be formed such that substantially 1/4 of the ultrasonic wavelength in the thickness are preferred. 또한, 초음파를 송수신하는 트랜스듀서(114)의 음향 임피던스는 높은 반면에 인체의 음향 임피던스는 낮으므로, 내층(112a)의 임피던스 값이 외층(112b)의 임피던스 값보다 상대적으로 큰 값을 가져야 음향 반사(손실)가 줄어든다. In addition, the acoustic impedance of the transducer 114 for sending and receiving an ultrasonic wave to have a relatively larger value than the impedance value of the acoustic impedance of the human body is lower, the inner layer (112a), the impedance value of the outer layer (112b) of the high, while the sound reflected the decrease (loss).

한편, 멀티레이어 멤브레인(112)은 이중 사출 또는 각각 사출한 레이어를 접합(bonding)에 의해 형성할 수도 있으나, 특별히 이에 한정되지 않음은 물론이다. On the other hand, multi-layer membrane 112 may be formed by a double injection or an injection layer, each of the junction (bonding), but is not limited to them. FIG.

본 실시예에서는, 내층 및 외층의 두 개의 레이어로 이루어진 멤브레인을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않으며 적어도 둘 이상의 레이어를 가지는 멤브레인을 모두 포함함은 물론이다. In the present embodiment, but also hear a membrane consisting of two layers of the inner layer and the outer layer for example, it is not limited to including all of the membrane having at least two or more layers, of course. 또한, 세 개 이상의 레이어를 가지는 멤브레인에서의 각 레이어의 두께는 실질적으로 이를 통과하는 초음파 파장의 1/4 이 유지되며, 내층의 음향 임피던스 값이 외층의 음향 임피던스 값보다 상대적으로 큰 값을 가지는 것이 바람직하다. Further, to have a relatively large thickness value is substantially a quarter wavelength of the ultrasonic waves passing through them keep, the acoustic impedance of the inner layer than the acoustic impedance of the outer layer of each layer of the membrane has a three or more layer desirable.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다. The present invention is not limited to the above embodiments, many variations are possible, as well as by those of ordinary skill in the art without departing from the spirit of the invention.

본 발명에 의하면, 멤브레인에 멀티레이어 개념을 도입하여 트랜스듀서 어레이와 멤브레인 사이의 음향 임피던스 간격을 최소화하여, 민감도(sensitivity) 또는 이미지 성능을 향상시키며 고감도 및 고해상도의 3D 프로브를 구현할 수 있는 효과가 있다. According to the invention, by introducing a multi-layer concept to a membrane with a minimum of acoustic impedance, the spacing between the transducer array and the membrane, to improve the sensitivity (sensitivity) or image performance, there is an effect that it is possible to implement a 3D probe of high sensitivity and high-resolution .

Claims (3)

  1. 초음파 진단장치로서, An ultrasonic diagnostic apparatus,
    초음파 신호를 송수신하는 프로브와, A probe for transmitting and receiving ultrasound signals,
    상기 초음파 신호를 입력받아 초음파영상을 생성하는 프로세서와, And a processor for generating ultrasound images receiving the ultrasonic signals,
    상기 생성된 초음파영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하고, And it includes a display for displaying an ultrasound image of the created,
    상기 프로브는 트랜스듀서 및 상기 트랜스듀서의 하우징으로서 역할하는 멤브레인을 포함하고, The probe includes a transducer and a membrane serving as the housing of the transducer,
    상기 멤브레인은 내층 레이어 및 상기 내층 레이어 보다 임피던스가 큰 외층 레이어를 포함하는, 초음파 진단장치. The membrane, an ultrasonic diagnostic apparatus including an inner layer and outer layer, the impedance is larger than said inner layer.
  2. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 멤브레인의 내층 레이어 및 외층 레이어의 두께는 상기 멤브레인을 통과하는 초음파신호의 파장의 1/4 인 초음파 진단장치. The inner layer and the thickness of the outer layer of the membrane is 1/4 of the ultrasonic diagnostic apparatus of the wavelength of the ultrasound signal passing through the membrane.
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