KR101116406B1 - An ultrasound probe for linear driving - Google Patents

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이준열
오원기
김종민
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Abstract

PURPOSE: An ultrasound probe for a linear driving is provided to implement linear driving by installing a rotary motor erectly and making the arrangement of ultrasonic elements swung. CONSTITUTION: An arrangement axis(100) is swung around a certain rotary shaft. A rotary motor is erectly installed and generates torque. A linear compensation pulley(200) is rotated around the rotary shaft of the rotary motor. A side pulley(300) is rotated around the rotation shaft and vertical shaft of the linear compensation pulley. A wire(400) transfers the torque while surrounding the arrangement axis.

Description

선형 구동이 가능한 초음파 프로브{AN ULTRASOUND PROBE FOR LINEAR DRIVING}Ultrasonic probe with linear drive {AN ULTRASOUND PROBE FOR LINEAR DRIVING}

본 발명은 선형 구동이 가능한 초음파 프로브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 직립 설치된 회전 모터를 사용하되 선형 보상 풀리를 통해 기어 비율을 일정하게 함으로써, 영상의 구현이 보다 정확하고 신속해질 수 있도록 하는 선형 구동이 가능한 초음파 프로브에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic probe capable of linear driving, and more particularly, by using an upright rotating motor, but by maintaining a constant gear ratio through a linear compensation pulley, the linear driving can be realized more accurately and quickly. This relates to a possible ultrasonic probe.

의료용으로 사용되는 초음파 장비로 가장 대표적인 것으로는 인체 내부의 장기와 태아 등을 조영하기 위하여 주로 사용되는 초음파 영상진단기를 들 수 있다. 초음파 영상진단기는 X선 촬영기, 컴퓨터단층촬영기(CT) 또는 자기공명영상촬영기(MRI)와 같은 여타의 인체 내부 조영용 의료장비와 달리 진단자가 초음파의 방사각도를 임의로 스티어링(steering)하여 진단자가 원하는 인체 내부의 특정 지점을 조영할 수 있고, 인체에 방사선 등의 피해가 없을 뿐만 아니라 다른 인체 내부 조영용 의료장비보다 상대적으로 짧은 시간 내에 영상을 획득할 수 있다는 장점이 있다.
The most representative of the ultrasonic equipment used for medical purposes is the ultrasonic imaging device mainly used to image the organs and the fetus inside the human body. Unlike other medical devices for internal imaging such as X-ray radiography, computed tomography (CT), or magnetic resonance imaging (MRI), an ultrasound imager can steer the radiation angle of an ultrasound to the human body. It is possible to image specific points inside, there is no damage to the human body, such as radiation, and there is an advantage that the image can be obtained in a relatively short time than other medical equipment for internal imaging.

초음파 영상진단기로 영상을 구현해내기 위해서는 초음파신호와 전기적인 신호를 상호 변환시키는 수단 및/또는 장치가 필수적이며, 당업계에서는 이를 초음파 프로브 또는 초음파 트랜스듀서라 칭한다. 초음파 프로브는 압전물질이 진동하면서 전기적인 신호와 음향신호를 상호 변환시키는 압전층과, 압전층에서 발생된 초음파가 인체의 목표지점에 최대한 전달될 수 있도록 압전층과 인체 사이의 음향 임피던스 차이를 감소시키는 정합층과, 압전층의 전방으로 진행하는 초음파를 특정지점으로 집속시키는 렌즈층과, 압전층의 후방으로 초음파가 진행하는 것을 차단시켜 영상 왜곡을 방지하는 흡음층으로 구성되는 초음파 모듈로 이루어지는 것이 일반적이며, 특수한 용도로 사용하기 위하여 단일의 초음파 소자로 구성하는 것을 제외하고는 통상적인 의료용 초음파 프로브는 복수의 초음파 소자를 갖는다.
Means and / or devices for mutually converting an ultrasonic signal and an electrical signal are essential in order to implement an image with an ultrasound image diagnosis apparatus, which is called an ultrasound probe or an ultrasound transducer in the art. The ultrasonic probe reduces the difference in acoustic impedance between the piezoelectric layer and the human body so that the piezoelectric layer vibrates and converts electrical and acoustic signals to each other. And an ultrasonic module comprising a matching layer, a lens layer for focusing the ultrasonic waves traveling forward of the piezoelectric layer to a specific point, and a sound absorbing layer for preventing the distortion of the ultrasonic waves by preventing the propagation of the ultrasonic waves behind the piezoelectric layer. A general medical ultrasound probe has a plurality of ultrasound elements, except that it is composed of a single ultrasound element for general and special use.

이와 같은 의료용 초음파 프로브는 초음파 소자의 개수, 초음파 소자들의 배열방식 또는 초음파 소자들의 배열축 형상, 혹은 그 응용분야와 같은 다양한 기준으로 분류할 수 있으며, 초음파 소자의 개수에 따라 분류하면 단일 소자형 초음파 프로브와 복수 소자형 초음파 프로브로 나눌 수 있다. 이때 복수 소자형 초음파 프로브는 초음파 소자들의 배열방식에 따라 초음파 소자를 단일의 축 상에 배열한 1차원 배열(1 dimensional array)형 초음파 프로브와 초음파 소자를 서로 교차하는 복수의 축 상에 배열한 2차원 배열(2 dimensional array)형 초음파 프로브로 나눌 수 있으며, 1차원 배열형 초음파 프로브는 초음파 소자들의 배열축 형상에 따라 직선 배열형(linear array) 초음파 프로브와, 곡선 배열형(Cuvilinear array) 초음파 프로브 등으로 나눌 수 있다.
Such medical ultrasound probes can be classified into various criteria such as the number of ultrasonic elements, the arrangement of the ultrasonic elements or the shape of the arrangement axis of the ultrasonic elements, or the application fields thereof. It can be divided into probe and plural element type ultrasonic probe. In this case, the multi-element type ultrasonic probe includes a 1-dimensional array type ultrasonic probe in which ultrasonic elements are arranged on a single axis according to an arrangement method of ultrasonic elements, and 2 in which the ultrasonic elements are arranged on a plurality of axes crossing each other. It can be divided into 2 dimensional array type ultrasonic probe, and the 1 dimensional array type ultrasonic probe is a linear array ultrasonic probe and a curvilinear array ultrasonic probe according to the shape of the array axis of the ultrasonic elements. And so on.

한편, 가장 많이 사용되는 1차원 배열형 초음파 프로브는 초음파의 직진성 때문에 초음파 소자의 전방에 위치하는 지점의 2차원 단면영상(2 dimensional image)만을 구현해 낼 수 있다. 따라서 기존의 1차원 배열형 초음파 프로브는 정확한 진단이 어렵다는 한계가 있으며, 태아의 전체적인 모습을 입체적으로 조영해 내거나 태아가 움직이는 모습을 동영상으로 조영해내는 것 자체가 불가능하다. 따라서 최근에는 인체 내부의 3차원 입체영상(3 dimensional image), 특히 3차원 동영상(3 dimensional dynamic image)을 구현해낼 수 있는 초음파 프로브가 요구되고 있으며, 3차원 영상을 구현해 내기 위한 방법으로는 기존의 1차원 배열형 초음파 프로브를 활용하는 방법과 2차원 배열형 초음파 프로브를 사용하는 방법을 들 수 있다.
On the other hand, the most commonly used one-dimensional array type ultrasonic probe can implement only a two-dimensional cross-sectional image of the point located in front of the ultrasonic element because of the linearity of the ultrasonic wave. Therefore, the conventional one-dimensional array ultrasonic probe has a limitation that it is difficult to accurately diagnose, it is impossible to image the overall appearance of the fetus or the moving image of the fetus as a moving image itself. Therefore, recently, there has been a demand for an ultrasonic probe capable of realizing a three-dimensional image, especially a three-dimensional dynamic image, in a human body.A conventional method for implementing a three-dimensional image is required. The method of using a 1-dimensional array ultrasonic probe and the method of using a 2-dimensional array ultrasonic probe are mentioned.

그러나 2차원 배열형 초음파 프로브의 경우, 1차원 배열형 초음파 프로브에 비하여 극히 많은 수의 초음파 소자로 구성되어 구조가 상당히 복잡하기 때문에 제조에 어려움이 있다. 또한 2차원 배열형 초음파 프로브를 사용하여 얻어지는 영상은 S/N비가 낮기 때문에 영상의 질이 떨어진다는 단점이 있다. 따라서 최근에는 1차원 배열형 초음파 프로브를 활용하여 3차원 영상을 얻는 방법이 지속적으로 연구되고 있다.
However, the two-dimensional array ultrasonic probe is difficult to manufacture because it is composed of a very large number of ultrasonic elements as compared to the one-dimensional array ultrasonic probe, the structure is quite complicated. In addition, the image obtained by using the two-dimensional array type ultrasonic probe has a disadvantage in that the quality of the image is poor because the S / N ratio is low. Therefore, recently, a method of obtaining a 3D image using a 1D array ultrasonic probe has been continuously studied.

1차원 배열형 초음파 프로브를 활용하여 3차원 영상을 얻기 위해서는, 진단자가 수(手) 조작으로 1차원 배열형 초음파 프로브를 움직이거나, 또는 기계적으로 1차원 배열형 초음파 프로브를 움직이는 방법을 사용한다. 그러나 진단자가 손으로 조작하여 3차원 영상을 얻도록 하는 1차원 배열형 초음파 프로브의 경우, 일정하지 않은 조영 간격으로 인하여 영상의 질이 극히 떨어질 뿐 아니라, 진단자에 따라 획득되는 영상의 오차가 커지는 문제점이 있다. 따라서 근래에는 1차원 배열형 초음파 프로브를 기계적으로 움직여 3차원 영상을 얻도록 하는 방법이 활발히 연구되고 있다.
In order to obtain a three-dimensional image by using the one-dimensional array ultrasonic probe, a diagnostic person uses a manual operation to move the one-dimensional array ultrasonic probe or mechanically move the one-dimensional array ultrasonic probe. However, in the case of the one-dimensional array type ultrasonic probe that allows the diagnostic operator to obtain a three-dimensional image by hand, the quality of the image is extremely poor due to the uneven contrast interval and the error of the acquired image is increased according to the diagnostic person. There is a problem. Therefore, recently, a method of mechanically moving a one-dimensional array ultrasonic probe to obtain a three-dimensional image has been actively studied.

1차원 배열형 초음파 프로브를 기계적으로 움직여 3차원 영상을 얻도록 하는 방법으로는, 초음파 소자들의 배열축이 평행 이동되도록 하는 방법과, 초음파 소자들의 배열축이 소정 각도로 스윙 운동되도록 하는 방법이 있다. 전자의 경우 모터를 이용하여 초음파 소자들의 배열축이 조영하고자 하는 인체의 영역과 평행하게 이동되도록 하는 것으로서, 영상의 조영 간격이 일정하게 유지되고 영상의 오차가 줄어드는 장점은 있으나, 인체의 넓은 영역을 조영하기 위해서는 모터와 같은 동력발생수단을 포함하는 초음파 프로브의 전체 크기가 상당히 커져야 하므로 초음파 프로브의 제조와 사용에 어려움이 따른다는 단점이 있다.
As a method of mechanically moving a one-dimensional array type ultrasonic probe to obtain a three-dimensional image, there are a method of moving the array axis of the ultrasonic elements in parallel and a method of allowing the array axis of the ultrasonic elements to swing at a predetermined angle. . In the former case, the arrangement axis of the ultrasonic elements is moved in parallel with the region of the human body to be imaged by using a motor, and the imaging interval is kept constant and the error of the image is reduced. In order to contrast, the overall size of an ultrasonic probe including a power generating means such as a motor must be considerably large, which causes disadvantages in the manufacture and use of the ultrasonic probe.

반면 후자의 경우, 모터와 같은 동력발생수단을 이용하여 초음파 소자들의 배열축이 아크(arc) 모양의 궤적을 그리며 조영하고자 하는 인체의 영역 위에서 소정 각도로 스윙 운동되도록 하는 것으로서, 전자와 비교하면 초음파 프로브의 전체 크기를 상대적으로 작게 할 수 있으므로 초음파 프로브의 사용성이 우수하다는 장점이 있다.
On the other hand, in the latter case, the array axis of the ultrasonic elements is swinged at a predetermined angle on the region of the human body to be drawn with arc-shaped trajectories using a power generating means such as a motor. Since the overall size of the probe can be made relatively small, there is an advantage that the usability of the ultrasonic probe is excellent.

한편, 초음파 소자들의 배열축을 스윙 운동시켜 3차원 영상을 얻는 초음파 프로브는, 초음파 소자들로 구성되는 모듈과 모터와 같은 동력발생수단이 단일 하우징 내에 위치하는 일원 구성형 초음파 프로브와, 모듈과 동력발생수단이 단일의 하우징 내에 위치하지 않고 별개로 위치하는 이원 구성형 초음파 프로브로 나눌 수 있다. 이원 구성형 초음파 프로브는 동일한 하우징 내에 위치하지 않는 모듈과 동력발생수단을 별도의 구성요소로 체결하여 사용하는 것으로서, 기존에 제작한 1차원 배열형 초음파 프로브를 그대로 활용하여 2차원 단면 영상을 얻을 수 있다는 장점은 있으나, 동력발생수단이 초음파 모듈과 독립하여 존재하기 때문에 일원 구성형 초음파 프로브에 비하여 초음파 프로브의 전체 크기가 상당히 커지게 되어 사용성이 떨어질 뿐만 아니라, 모듈을 포함하여 실제 스윙 운동되는 부분이 인체와 접촉하면서 인체 표면을 짓누르게 되므로 일원 구성형 초음파 프로브에 비해 영상의 질이 떨어지는 단점이 있다.
On the other hand, the ultrasonic probe swinging the array axis of the ultrasonic elements to obtain a three-dimensional image, the ultrasonic probe having a one-component ultrasonic probe in which a power generating means such as a module and a motor composed of the ultrasonic elements are located in a single housing, a module and a power generation The means can be divided into two-component ultrasonic probes, which are located separately and not in a single housing. The two-component ultrasonic probe is used by fastening the module and the power generating means as separate components that are not located in the same housing. A two-dimensional cross-sectional image can be obtained by using a conventionally manufactured one-dimensional array ultrasonic probe. Although there is an advantage that the power generating means is independent of the ultrasonic module, the overall size of the ultrasonic probe is considerably larger than the one-component ultrasonic probe. Since the contact with the human body crushes the surface of the human body, the quality of the image is lower than that of the one-component ultrasound probe.

반면 일원 구성형 초음파 프로브는 모듈과 동력발생수단을 동일한 하우징 내에 위치시키는 것으로서, 이원 구성형 초음파 프로브에 비해 초음파 프로브의 전체 크기를 상대적으로 작게 제작할 수 있으며, 초음파 프로브를 사용할 때 발생하는 인체 표면의 변화가 대폭 줄어들게 되므로 사용이 매우 편리하다는 장점이 있다.
On the other hand, the one-component ultrasonic probe is to place the module and the power generating means in the same housing, it is possible to manufacture the overall size of the ultrasonic probe relatively small compared to the two-component ultrasonic probe, and the surface of the human body generated when using the ultrasonic probe The change is greatly reduced, which is very convenient to use.

그러나 기존의 일원 구성형 초음파 프로브는, 초음파 소자들의 배열축을 소정 각도로 스윙 운동시키기 위한 기구적인 구동관계가 복잡하여 제작성과 내구성이 떨어지며, 더 나은 양질의 영상을 얻기 위하여 초음파 소자들의 배열축이 소정의 스윙각도 내에서 다수의 스윙스텝으로 나뉘어 스윙 운동되도록 할 경우에는 모터드라이버의 성능에 의해서만 스윙 스텝의 제어가 이루어지므로, 스윙 스텝을 늘리기 위해서는 모터 또는 모터드라이버를 교체하거나 모터드라이버의 성능을 소프트웨어적으로 향상시켜야만 하므로 제작비용이 증가하고 활용성이 떨어진다는 등의 문제점이 있다.However, the conventional one-component ultrasonic probe has a low mechanical productivity and durability due to the complicated mechanical driving relationship for swinging the array axis of the ultrasonic elements at a predetermined angle, and the array axis of the ultrasonic elements is predetermined to obtain a better quality image. When the swing motion is divided into multiple swing steps within the swing angle of the swing step, the swing step is controlled only by the performance of the motor driver. Therefore, in order to increase the swing step, the motor or the motor driver may be replaced or the performance of the motor driver may be changed. There are problems such as increased production costs and poor usability, so it must be improved.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 회전 모터를 직립으로 설치하고, 선형 보상 풀리와 사이드 풀리 및 와이어를 이용하여 간편하게 초음파 소자들의 배열축을 스윙운동 시킴으로써, 구성을 단순화하여 제조 단가를 대폭 절감하고 내구성을 향상시킬 수 있는 선형 구동이 가능한 초음파 프로브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, by installing a rotary motor upright, by simply swinging the array axis of the ultrasonic elements using a linear compensation pulley, side pulley and wire, It is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe capable of linear driving, which can greatly reduce manufacturing cost and improve durability by simplifying the configuration.

또한 본 발명은, 선형 보상 풀리를 사용하여 기어 비율을 일정하게 유지한 상태로 초음파 소자들의 배열축을 선형 운동시킴으로써, 초음파 영상을 보다 간편하고 정확하며 신속하게 획득할 수 있도록 하는 선형 구동이 가능한 초음파 프로브를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention, by using a linear compensation pulley to linearly move the array axis of the ultrasonic elements with a constant gear ratio, an ultrasonic probe capable of linear drive to obtain an ultrasound image more easily, accurately and quickly To provide a different purpose.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 선형 구동이 가능한 초음파 프로브는,According to a feature of the present invention for achieving the above object, the ultrasonic probe capable of linear driving,

1차로 배열된 복수의 초음파 송수신 소자들의 배열축을 소정 각도로 스윙 운동시켜 3차원 영상을 획득하는 초음파 프로브에 있어서,An ultrasonic probe which swings an array axis of a plurality of ultrasonic transceiving elements arranged in a first order at a predetermined angle to obtain a three-dimensional image,

복수의 초음파 송수신 소자들이 1차로 배열되고 일정한 회전축을 기준으로 스윙 운동하는 배열축;An array axis in which a plurality of ultrasonic transceiver elements are arranged primarily and swing with respect to a predetermined rotation axis;

직립 설치되며 회전력을 발생시키는 회전 모터;A rotary motor installed upright and generating a rotational force;

중앙부의 지름이 상단 및 하단의 지름보다 상대적으로 큰 항아리 형태이며, 상기 회전 모터로부터 회전력을 전달받아 사이드 풀리에 전달하는 선형 보상 풀리;A linear compensating pulley having a center diameter of a jar shape relatively larger than a diameter of a top and a bottom, and receiving a rotational force from the rotary motor and transmitting the rotational force to a side pulley;

2개로 구성되어 상기 선형 보상 풀리의 양 측면에 구비되며, 상기 선형 보상 풀리로부터 회전력을 전달받은 후 상기 회전력의 회전 방향을 변환시켜 상기 배열축에 전달하는 사이드 풀리; 및Two side pulleys are provided on both sides of the linear compensation pulley, and receives the rotational force from the linear compensation pulley and converts the rotational direction of the rotational force to be transmitted to the arrangement axis; And

상기 선형 보상 풀리, 상기 사이드 풀리 및 상기 배열축을 감는 형태로 회전력의 전달을 수행하는 와이어를 포함하되,It includes a wire for transmitting the rotational force in the form of winding the linear compensation pulley, the side pulley and the arrangement axis,

상기 배열축은,The arrangement axis,

상단의 양 측면에 상기 와이어가 감길 수 있도록 하는 부채꼴 형태의 돌기가 형성되는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
It is characterized in that the configuration of the fan-shaped protrusions are formed on both sides of the upper end to allow the wire to be wound.

바람직하게는, 상기 배열축의 돌기는,Preferably, the projection of the arrangement axis,

상기 와이어의 이탈을 방지하기 위하여 상기 와이어가 닿는 부분이 상대적으로 움푹 패여 있을 수 있다.
In order to prevent detachment of the wire, a portion where the wire touches may be relatively recessed.

바람직하게는, 상기 선형 보상 풀리는,Preferably, the linear compensation pulley,

테두리에 상기 와이어의 이탈을 방지하기 위한 홈이 형성될 수 있다.
Grooves may be formed in an edge to prevent the wires from being separated.

바람직하게는, Preferably,

상기 선형 보상 풀리는, 상기 회전 모터의 회전축을 기준으로 회전하며,The linear compensation pulley rotates about the axis of rotation of the rotary motor,

상기 사이드 풀리는, 상기 선형 보상 풀리의 회전축과 수직인 축을 기준으로 회전할 수 있다.
The side pulley may rotate about an axis perpendicular to the axis of rotation of the linear compensation pulley.

바람직하게는, 상기 와이어는,Preferably, the wire,

상기 선형 보상 풀리에 적어도 한 바퀴 이상 감겨있을 수 있다.
At least one turn may be wound around the linear compensation pulley.

더욱 바람직하게는, 상기 와이어는,More preferably, the wire,

상기 선형 보상 풀리를 나선 형태로 감을 수 있다.The linear compensation pulley may be wound in a spiral form.

본 발명에서 제안하고 있는 선형 구동이 가능한 초음파 프로브에 따르면, 회전 모터를 직립으로 설치하고, 선형 보상 풀리와 사이드 풀리 및 와이어를 이용하여 간편하게 초음파 소자들의 배열축을 스윙운동시킴으로써, 구성을 단순화하여 제조 단가를 대폭 절감하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
According to the ultrasonic probe capable of linear driving proposed by the present invention, the rotary motor is installed in an upright position, and the arrangement axis of the ultrasonic elements is simply swinged using a linear compensation pulley, side pulley and wire, thereby simplifying the configuration and manufacturing cost. Can greatly reduce and improve durability.

또한, 본 발명에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브는, 선형 보상 풀리를 사용하여 기어 비율을 일정하게 유지한 상태로 초음파 소자들의 배열축을 선형 운동시킴으로써, 초음파 영상을 보다 간편하고 정확하며 신속하게 획득할 수 있도록 한다.In addition, the ultrasonic probe capable of linear driving according to the present invention uses a linear compensation pulley to linearly move an array axis of ultrasonic elements while maintaining a constant gear ratio, thereby making it easier to obtain an ultrasound image more easily and accurately. To help.

도 1은 일반적인 초음파 프로브의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브의 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브의 선형 보상 풀리의 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브의 선형 운동 그래프를 나타내는 도면.
도 5는 직립 모터를 사용하는 일반적인 초음파 프로브의 스윙 각도와 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브의 스윙 각도를 비교한 도면.1 is a cross-sectional view of a typical ultrasonic probe.
Figure 2 is a perspective view of the ultrasonic probe capable of linear driving according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of a linear compensation pulley of the ultrasonic probe capable of linear drive according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a view showing a linear motion graph of the ultrasonic probe capable of linear drive according to an embodiment of the present invention.
5 is a view comparing swing angles of a general ultrasonic probe using an upright motor with a swing angle of an ultrasonic probe capable of linear driving according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, in describing the preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. Include. In addition, the term 'comprising' of an element means that the element may further include other elements, not to exclude other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 일반적인 초음파 프로브의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 초음파 프로브의 경우, 초음파 송수신 소자들의 배열축을 스윙 운동시키기 위하여 측 방향으로 스텝모터를 구비하고, 스텝모터에 연결된 모터축 풀리와 탐촉자축 풀리를 와이어로 연결하는 구조를 사용한다. 이때 스텝모터를 측 방향으로 배치함에 따라, 종래의 초음파 프로브는 전체적인 형태가 제한될 수밖에 없어 사용이 불편하다는 문제점이 있다. 따라서 최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 직립 모터를 사용하는 방식을 개발하고 있으나, 직립 모터와 일반적인 형태의 풀리를 이용할 경우 초음파 송수신 소자들의 배열축이 비선형(Non-linear) 움직임을 보임에 따라 초음파 영상의 구현이 어려워진다는 문제점이 있다.
1 is a cross-sectional view of a general ultrasonic probe. As shown in FIG. 1, in the case of a general ultrasonic probe, a step motor is provided in a lateral direction for swinging an arrangement axis of ultrasonic transceiving elements, and a structure in which a motor shaft pulley connected to a step motor and a probe shaft pulley are connected by wires. Use At this time, as the step motor is disposed in the lateral direction, the conventional ultrasonic probe has a problem in that it is inconvenient to use because the overall shape is limited. Therefore, in recent years, in order to solve this problem, a method of using an upright motor has been developed. However, when an upright motor and a general type of pulley are used, an ultrasonic image is shown due to the non-linear movement of the array axis of the ultrasonic transceiver elements. There is a problem that makes it difficult to implement.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브(10)는, 1차로 배열된 복수의 초음파 송수신 소자들의 배열축을 소정 각도로 스윙 운동시켜 3차원 영상을 획득하는 초음파 프로브에 있어서, 배열축(100), 회전 모터(도시하지 않음), 선형 보상 풀리(200), 사이드 풀리(300), 와이어(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
2 is a perspective view of an ultrasonic probe capable of linear driving according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the ultrasonic probe 10 capable of linear driving according to an embodiment of the present invention acquires a 3D image by swinging an array axis of a plurality of firstly arranged ultrasonic transceiver elements at a predetermined angle. In the ultrasonic probe, it may be configured to include an array axis 100, a rotating motor (not shown), a linear compensation pulley 200, the side pulley 300, the wire 400.

배열축(100)은, 복수의 초음파 송수신 소자들이 1차로 배열되며 일정한 회전축을 기준으로 스윙 운동한다. 본 발명은 3D 초음파 프로브 중 일원 구성형 초음파 프로브에 관한 것으로서, 초음파 소자들의 배열축(100)을 스윙 운동시켜서 3차원 영상을 얻는 발명이므로 배열축(100)을 필수 구성요소로 포함한다.
The array axis 100 includes a plurality of ultrasonic transmitting and receiving elements arranged in a primary manner and swinging based on a constant rotation axis. The present invention relates to a one-component ultrasonic probe of the 3D ultrasonic probe, and the invention is obtained by swinging the array axis 100 of the ultrasonic elements to obtain a three-dimensional image, and thus, the array axis 100 is included as an essential component.

이때 배열축(100)은 일반적인 초음파 프로브에서 사용되는 것과 유사한 구성으로 제작되나, 추가적으로 상단의 양 측면에 와이어(400)가 감길 수 있도록 하는 부채꼴 형태의 돌기(110)가 형성될 수 있다. 일반적인 배열축은 탐촉자축 풀리(도시하지 않음) 등에 의하여 직접 회전력을 전달받아서 스윙 운동하게 되나, 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브(10)의 배열축(100)은, 탐촉자축 풀리가 아니라 와이어(400)에 의하여 스윙되도록 할 수 있다. 이때 와이어(400)에 의하여 힘을 온전히 전달받을 수 있도록, 부채꼴 형태의 돌기(110)를 형성하고 와이어(400)를 돌기(110)에 밀착시킴으로써, 배열축(100)의 스윙 운동이 원활하게 이루어지도록 한다.
In this case, the arrangement shaft 100 may be manufactured in a configuration similar to that used in a general ultrasonic probe, but additionally, a fan-shaped protrusion 110 may be formed on both sides of the upper end to allow the wire 400 to be wound. The general arrangement axis is swing motion by receiving the rotational force directly by the probe shaft pulley (not shown), etc., the arrangement shaft 100 of the ultrasonic probe 10 capable of linear driving according to an embodiment of the present invention, the probe shaft It can be made to swing by the wire 400, not the pulley. At this time, so that the force is completely transmitted by the wire 400, by forming a fan-shaped projection (110) and by closely contacting the wire 400 to the projection 110, the swinging movement of the arrangement shaft 100 is made smoothly To lose.

배열축(100)의 돌기(110)는, 와이어(400)의 이탈을 방지하기 위하여 와이어(400)가 닿는 부분이 상대적으로 움푹 패여 있을 수 있다. 즉 돌기(110)의 단면은, V자 또는 U자 형태로서 중앙 부분에 와이어(400)가 놓이도록 한다. 이로써 와이어(400)가 배열축(100)의 일정 위치에 고정될 수 있도록 하여, 와이어(400)를 통해 배열축(100)에 전달되는 회전력에 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
The protrusion 110 of the arrangement shaft 100 may have a relatively recessed portion where the wire 400 touches to prevent the wire 400 from being separated. In other words, the cross section of the projection 110, the V-shaped or U-shaped so that the wire 400 is placed in the center portion. As a result, the wire 400 may be fixed at a predetermined position of the arrangement shaft 100, thereby preventing the loss of the rotational force transmitted to the arrangement shaft 100 through the wire 400.

회전 모터(도시하지 않음)는, 직립 설치되며 회전력을 발생시킨다. 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브(10)는 회전 모터를 직립 설치함에 따라, 초음파 프로브의 형태를 인체 공학적으로 디자인할 수 있다. 물론 회전 모터를 직립 설치하더라도 본 발명은 이하 설명할 바와 같이 선형 보상 풀리(200)의 특수한 형태로 인하여, 배열축(100)의 선형 운동이 가능하다.
A rotating motor (not shown) is installed upright and generates rotational force. According to an embodiment of the present invention, the ultrasonic probe 10 capable of linear driving may be ergonomically designed in the shape of the ultrasonic probe as the rotary motor is installed upright. Of course, even if the rotary motor is installed upright, the present invention is due to the special shape of the linear compensation pulley 200, as will be described later, the linear movement of the arrangement axis 100 is possible.

회전 모터를 직립 설치한다는 것은 초음파를 송수신하는 방향으로 회전 모터가 설치됨을 의미하며, 직립 설치된 회전 모터로부터 발생되는 회전력은, 선형 보상 풀리(200)에 감긴 와이어(400)를 통해 사이드 풀리(300)로 전달된 후, 사이드 풀리(300)를 이용하여 회전 방향을 변경시켜서, 회전 모터의 회전축과 수직인 축을 중심으로 스윙 운동하는 배열축(100)에 전달된다.
To install the rotary motor upright means that the rotary motor is installed in the direction of transmitting and receiving the ultrasonic waves, the rotational force generated from the upright installed rotary motor, the side pulley 300 through the wire 400 wound on the linear compensation pulley 200 After being transferred to, the rotation direction is changed using the side pulley 300, and is transmitted to the arrangement shaft 100 swinging about an axis perpendicular to the axis of rotation of the rotating motor.

선형 보상 풀리(200)는, 회전 모터로부터 회전력을 전달받아 사이드 풀리(300)에 전달한다. 회전 모터의 회전축을 중심으로 회전하게 되며, 선형 보상 풀리(200)의 형태에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
The linear compensation pulley 200 receives the rotational force from the rotating motor and transmits the rotational force to the side pulley 300. The rotational axis of the rotary motor is rotated, and the shape of the linear compensation pulley 200 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브의 선형 보상 풀리의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브(10)의 선형 보상 풀리(200)는, 중앙부의 지름이 상단 및 하단의 지름보다 상대적으로 큰 항아리 형태일 수 있으며, 또한 테두리에 와이어(400)의 이탈을 방지하기 위한 홈(210)이 형성될 수 있다. 이러한 선형 보상 풀리(200)의 형태는, 기어 비율(Gear Ratio)을 일정하게 유지하여 배열축(100)의 선형 운동을 가능케 함으로써, 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브(10)가 초음파를 송수신하여 영상을 얻는 과정에서, 영상 구현 작업을 보다 정확하고 신속하게 수행할 수 있도록 한다.
3 is a perspective view of a linear compensation pulley of an ultrasonic probe capable of linear driving according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the linear compensation pulley 200 of the ultrasonic probe 10 capable of linear driving according to an embodiment of the present invention may have a jar shape in which the diameter of the center portion is larger than the diameter of the top and bottom portions. In addition, a groove 210 may be formed at the edge to prevent the wire 400 from being separated. The shape of the linear compensation pulley 200, by maintaining a constant gear ratio (Gear Ratio) to enable a linear movement of the array axis 100, the ultrasonic probe 10 capable of linear driving according to an embodiment of the present invention In the process of transmitting / receiving ultrasound to obtain an image, an image realization operation can be performed more accurately and quickly.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브의 선형 운동 그래프를 나타내는 도면이다. 직립 모터를 구비하고 일반적인 형상의 탐촉자축 풀리를 와이어(400)로 배열축(100)에 연결하여 구동할 경우, 도 4에 곡선으로 도시된 바와 같이 비선형적인(Non-linear) 움직임이 발생하여 영상을 구현하는 작업의 효율을 대폭 저하시킬 수 있다. 이때 본 발명은, 선형 보상 풀리(200)의 특징적인 디자인을 통해 비선형적인 움직임과 선형적인(Linear) 움직임과의 차이 값을 보상 및 상쇄함으로써, 도 4에 직선으로 도시된 바와 같이 배열축(100)의 선형적인 움직임을 구현할 수 있다. 이는 선형 보상 풀리(200)가 항아리 형상을 갖기 때문에 발생하는 효과이다.
4 is a diagram illustrating a linear motion graph of an ultrasonic probe capable of linear driving according to an embodiment of the present invention. In the case of having an upright motor and driving the probe shaft pulley having a general shape by wire 400 to the array shaft 100, a non-linear movement occurs as shown in a curve in FIG. This can greatly reduce the efficiency of the work to implement. At this time, the present invention, by the characteristic design of the linear compensation pulley 200 by compensating and canceling the difference between the non-linear and linear (Linear) motion, as shown in Figure 4 in a straight line arrangement axis 100 Linear motion can be achieved. This is an effect that occurs because the linear compensation pulley 200 has a jar shape.

사이드 풀리(300)는, 2개로 구성되어 선형 보상 풀리(200)의 양 측면에 구비되며, 선형 보상 풀리(200)로부터 회전력을 전달받은 후 회전력의 회전 방향을 변환시켜 배열축(100)에 전달한다. 이때 사이드 풀리(300)는 선형 보상 풀리(200)의 회전축과 수직인 축을 중심으로 회전함으로써, 선형 보상 풀리(200)에 감겨 있는 와이어(400)를 통해 전달되는 회전력의 방향을 일정 각도 전환시킬 수 있다.
Side pulley 300 is composed of two, is provided on both sides of the linear compensation pulley 200, after receiving the rotational force from the linear compensation pulley 200 and converts the rotational direction of the rotational force transmitted to the array shaft 100 do. In this case, the side pulley 300 rotates about an axis perpendicular to the rotation axis of the linear compensation pulley 200, thereby changing the angle of the rotational force transmitted through the wire 400 wound on the linear compensation pulley 200 by a predetermined angle. have.

사이드 풀리(300)에는 선형 보상 풀리(200)와 마찬가지로, 테두리에 와이어(400)의 이탈을 방지하기 위한 홈(310)이 형성될 수 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이, 회전력이 전달되는 과정에서 와이어(400)가 좌우로 미동함에 따라 불필요하게 회전력의 손실이 발생하는 것을 차단하기 위함이다.Like the linear compensation pulley 200, the side pulley 300 may be provided with a groove 310 to prevent the wire 400 from being separated from the edge. This is to prevent unnecessary loss of rotational force as the wire 400 slides left and right in the process of transmitting the rotational force as described above.

와이어(400)는, 선형 보상 풀리(200), 사이드 풀리(300) 및 배열축(100)을 감는 형태로 회전력의 전달을 수행한다. 마찰에 의하여 회전력을 전달하여야 하므로, 선형 보상 풀리(200)와 사이드 풀리(300)의 표면으로부터 미끄러지지 않을 정도의 마찰력을 발생시킬 수 있는 재질로 제작하는 것이 바람직하다. 일실시예로 고무 등을 사용하여 와이어(400)를 제작할 수 있다.
The wire 400 transmits rotational force in the form of winding the linear compensation pulley 200, the side pulley 300, and the arrangement shaft 100. Since the rotational force must be transmitted by friction, it is preferable to manufacture a material capable of generating frictional force that does not slip from the surfaces of the linear compensation pulley 200 and the side pulley 300. In an embodiment, the wire 400 may be manufactured using rubber or the like.

와이어(400)는 회전 모터의 회전력을 손실 없이 사이드 풀리(300) 및 배열축(100)에 전달하기 위하여, 선형 보상 풀리(200)에 적어도 한 바퀴 이상 감겨있을 수 있다. 다만 복수 회 감겨있는 와이어(400)가 서로 간섭하지 않도록, 와이어(400)를 나선 형태로 선형 보상 풀리(200)에 감아야 한다. 이때 선형 보상 풀리(200)의 양 측면에 놓인 사이드 풀리(300)의 높낮이가 서로 상이해질 수 있으나, 사이드 풀리(300)를 동일한 높이에 배치하더라도, 선형 보상 풀리(200)의 좌측으로부터 사이드 풀리(300)에 연결되는 와이어(400)와, 선형 보상 풀리(200)의 우측으로부터 사이드 풀리(300)에 연결되는 와이어(400)의 각도가 다르다면 회전력 전달에 아무런 문제가 발생하지 않으므로, 본 발명은 사이드 풀리(300)의 높낮이를 제한하지 않는다.
The wire 400 may be wound around at least one wheel on the linear compensation pulley 200 to transmit the rotational force of the rotary motor to the side pulley 300 and the arrangement shaft 100 without loss. However, the wire 400 wound multiple times should be wound around the linear compensation pulley 200 in a spiral form so as not to interfere with each other. In this case, the heights of the side pulleys 300 disposed on both sides of the linear compensation pulley 200 may be different from each other. However, even if the side pulleys 300 are disposed at the same height, the side pulleys (from the left side of the linear compensation pulley 200) may be formed. If the angle of the wire 400 connected to the wire 400 and the wire 400 connected to the side pulley 300 from the right side of the linear compensation pulley 200 is different, there is no problem in the rotational force transmission, the present invention The height of the side pulley 300 is not limited.

도 5는 직립 모터를 사용하는 일반적인 초음파 프로브의 스윙 각도와 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브의 스윙 각도를 비교한 도면이다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 직립 모터를 사용하는 일반적인 초음파 프로브의 경우, 회전 모터의 회전각도(α)가 증가함에 따라 배열축의 스윙 각도(θ)가 증가하나, 비선형(Non-Linear)으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 기어 비율(Gear Ratio)이 일정하지 않기 때문에 발생하며, 이로 인하여 직립 모터를 사용하는 일반적인 초음파 프로브를 통해 영상을 구현하기 위해서는, 복잡한 과정을 거쳐야 하기 때문에 정확도가 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
5 is a view comparing swing angles of a general ultrasonic probe using an upright motor with a swing angle of an ultrasonic probe capable of linear driving according to an embodiment of the present invention. As shown in (a) of FIG. 5, in the case of a general ultrasonic probe using an upright motor, the swing angle θ of the array shaft increases as the rotation angle α of the rotary motor increases, but the non-linear (Non−) Linear) increases. This occurs because the gear ratio is not constant. Therefore, in order to implement an image through a general ultrasonic probe using an upright motor, there is a problem that accuracy may be reduced because a complicated process is required.

이에 비하여, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선형 구동이 가능한 초음파 프로브(10)의 경우, 회전 모터의 회전각도(α)가 증가함에 따라 배열축(100)의 스윙 각도(θ)가 증가하나, 직립 모터를 사용하는 일반적인 초음파 프로브와는 달리 스윙 각도가 선형(Linear)으로 증가하는 것을 명확히 확인할 수 있다. 이는 선형 보상 풀리(200)의 형태로 인해 기어 비율이 일정하게 유지되기 때문에 발생하는 효과이며, 이로 인해 본 발명은 초음파의 송수신을 통하여 영상을 생성하는 과정이 보다 간편하고 신속하게 이루어지도록 할 수 있다. 따라서 초음파 영상의 정확도 또한 높아질 수 있으므로, 본 발명은 직립 모터를 사용하는 일반적인 초음파 프로브에 비하여 구성을 단순화하는 동시에 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있다.
On the other hand, as shown in (b) of FIG. 5, in the case of the ultrasonic probe 10 capable of linear driving according to an embodiment of the present invention, as the rotation angle α of the rotating motor increases, the arrangement axis ( Although the swing angle θ of 100 is increased, it can be clearly seen that the swing angle increases linearly, unlike a general ultrasonic probe using an upright motor. This is an effect that occurs because the gear ratio is kept constant due to the shape of the linear compensation pulley 200, and thus the present invention can be made more easily and quickly the process of generating an image through the transmission and reception of ultrasonic waves. . Therefore, since the accuracy of the ultrasound image can also be increased, the present invention can simplify the configuration and innovatively improve the performance compared to the general ultrasonic probe using an upright motor.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

10: 선형 구동이 가능한 초음파 프로브
100: 배열축 110: 돌기
200: 선형 보상 풀리 210: 홈
300: 사이드 풀리 310: 홈
400: 와이어10: ultrasonic probe with linear drive
100: array axis 110: projection
200: linear compensation pulley 210: groove
300: side pulley 310: groove
400: wire

Claims (6)

1차로 배열된 복수의 초음파 송수신 소자들의 배열축을 소정 각도로 스윙 운동시켜 3차원 영상을 획득하는 초음파 프로브에 있어서,
복수의 초음파 송수신 소자들이 1차로 배열되고 일정한 회전축을 기준으로 스윙 운동하는 배열축;
직립 설치되며 회전력을 발생시키는 회전 모터;
중앙부의 지름이 상단 및 하단의 지름보다 상대적으로 큰 항아리 형태이며, 상기 회전 모터로부터 회전력을 전달받아 사이드 풀리에 전달하고, 상기 회전 모터의 회전축을 기준으로 회전하는 선형 보상 풀리;
2개로 구성되어 상기 선형 보상 풀리의 양 측면에 구비되며, 상기 선형 보상
풀리로부터 회전력을 전달받은 후 상기 회전력의 회전 방향을 변환시켜 상기 배열축에 전달하고, 상기 선형 보상 풀리의 회전축과 수직인 축을 기준으로 회전하는 사이드 풀리; 및
상기 선형 보상 풀리, 상기 사이드 풀리 및 상기 배열축을 감는 형태로 회전
력의 전달을 수행하는 와이어를 포함하되,
상기 배열축은,
상단의 양 측면에 상기 와이어가 감길 수 있도록 하는 부채꼴 형태의 돌기가 형성되며,
상기 와이어는,
상기 선형 보상 풀리에 나선 형태로 적어도 한 바퀴 이상 감겨 있는 것을 특징으로 하는 선형 구동이 가능한 초음파 프로브.
An ultrasonic probe which swings an array axis of a plurality of ultrasonic transceiving elements arranged in a first order at a predetermined angle to obtain a three-dimensional image,
An array axis in which a plurality of ultrasonic transceiver elements are arranged primarily and swing with respect to a predetermined rotation axis;
A rotary motor installed upright and generating a rotational force;
A linear compensating pulley having a diameter of a center portion larger than a diameter of a top end and a bottom end, receiving a rotational force from the rotating motor and transmitting the rotational force to a side pulley and rotating based on a rotation axis of the rotating motor;
It is composed of two provided on both sides of the linear compensation pulley, the linear compensation
A side pulley which converts the rotational direction of the rotational force and transmits the rotational force from the pulley to the arrangement axis, and rotates about an axis perpendicular to the rotational axis of the linear compensation pulley; And
Rotate in the form of winding the linear compensation pulley, the side pulley and the arrangement axis
Including wires for carrying force,
The arrangement axis,
On both sides of the upper side is formed a fan-shaped projection to allow the wire to be wound,
The wire,
Ultrasonic probe capable of linear driving, characterized in that the linear compensation pulley is wound at least one wheel in a spiral form.
제1항에 있어서, 상기 배열축의 돌기는,
상기 와이어의 이탈을 방지하기 위하여 상기 와이어가 닿는 부분이 상대적으로 움푹 패여 있는 것을 특징으로 하는 선형 구동이 가능한 초음파 프로브.
According to claim 1, The projection of the arrangement axis,
Ultrasonic probe capable of linear drive, characterized in that the portion that the wire is in contact to prevent the departure of the wire is relatively recessed.
제1항에 있어서, 상기 선형 보상 풀리는,
테두리에 상기 와이어의 이탈을 방지하기 위한 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 선형 구동이 가능한 초음파 프로브.
The method of claim 1, wherein the linear compensation pulley,
Ultrasonic probe capable of linear driving, characterized in that the groove is formed on the edge to prevent the separation of the wire.
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KR20090087464A (en) * 2006-12-04 2009-08-17 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. New bending neck for transesophageal echocardiography (tee) probe
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