KR101515809B1 - 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치 - Google Patents

휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101515809B1
KR101515809B1 KR1020130150368A KR20130150368A KR101515809B1 KR 101515809 B1 KR101515809 B1 KR 101515809B1 KR 1020130150368 A KR1020130150368 A KR 1020130150368A KR 20130150368 A KR20130150368 A KR 20130150368A KR 101515809 B1 KR101515809 B1 KR 101515809B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit
ultrasonic
power
diagnostic apparatus
portable
Prior art date
Application number
KR1020130150368A
Other languages
English (en)
Inventor
김성민
류정원
정재훈
Original Assignee
동국대학교 산학협력단
주식회사 힐세리온
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동국대학교 산학협력단, 주식회사 힐세리온 filed Critical 동국대학교 산학협력단
Priority to KR1020130150368A priority Critical patent/KR101515809B1/ko
Priority to PCT/KR2014/011902 priority patent/WO2015084092A1/ko
Priority to US15/101,622 priority patent/US20160374645A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101515809B1 publication Critical patent/KR101515809B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4427—Device being portable or laptop-like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0866—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving foetal diagnosis; pre-natal or peri-natal diagnosis of the baby
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A61B8/145—Echo-tomography characterised by scanning multiple planes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A61B8/465—Displaying means of special interest adapted to display user selection data, e.g. icons or menus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/5223—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/54—Control of the diagnostic device
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/56—Details of data transmission or power supply
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/56—Details of data transmission or power supply
    • A61B8/565—Details of data transmission or power supply involving data transmission via a network
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/225—Supports, positioning or alignment in moving situation
    • G01N29/226—Handheld or portable devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52019—Details of transmitters
    • G01S7/5202—Details of transmitters for pulse systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023—Details of receivers
    • G01S7/52025—Details of receivers for pulse systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52096—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging related to power management, e.g. saving power or prolonging life of electronic components

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Pregnancy & Childbirth (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

본 발명은 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법은, 피검사체로 송신하는 초음파를 발생시키기 위해 전기적 펄스를 생성하는 고전압 펄스 생성부에 전원을 인가하기 위한 TX회로와 피검사체로부터 돌아오는 초음파 에코신호를 증폭시킨 후 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 신호처리부에 전원을 인가하기 위한 RX회로를 구성하며 상기 TX회로와 RX회로에 인가되는 전원의 저전력모드를 제어하기 위한 외부입력단자를 구비하는 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법에 있어서, 초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT1)전에 TX회로에 동작전원을 인가하는 단계와; 초음파 에코신호를 수신하기 위한 RX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 되는 단계와; 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 프로브가 압전 소자 어레이 모듈에 전기적 펄스를 가해 초음파를 발생시키는 단계와; 메뉴 입력부에서 사용자 선택에 따라 특정 깊이의 영역에 대응되는 초음파 에코 신호를 수신하기 위한 RX회로의 대기시간(σT) 설정유무를 입력받는 단계와; 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되지 않을 경우에는 RX회로에 동작전원을 인가한 다음 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)로 되고, 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되는 경우에는 상기 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)간 된 다음 RX회로에 동작전원을 인가하는 단계; 및 초음파 진단 장치의 메인회로부가 에코 신호를 수신 및 분석하여 초음파 영상을 생성시키고 사용자 화면에 전달하는 단계;를 포함한다.
따라서, 본 발명은 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 송신할 경우에는 피검체에서 반사되어 온 초음파신호를 수신하는 수신회로와 관련된 회로의 동작을 멈추고, 피검체에서 반사되어 온 초음파신호를 수신하는 경우에는 상기 초음파 신호를 송신하는 송신회로와 관련된 회로의 동작을 멈추게 하는 저전력모드로 수행할 수 있는 수행방법을 제공하여 휴대용 초음파 진단장치에서 사용하는 사용전력을 최소한으로 줄일 수 있다.

Description

휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치 { Method of Performing Low Power Mode in Portable Ultrasonic Diagnostic Apparatus For Medical Machinery and Apparatus for enabling the method }
본 발명은 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 제한된 전력을 구비한 배터리를 전력원으로 사용하는 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치에 관한 것이다.
초음파 진단장치는 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어, 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 의료분야에 널리 이용되고 있다. 초음파 진단 시스템은 대상체를 직접 절개하여 관찰하는 외과 수술의 필요 없이, 대상체 내부 조직의 고해상도의 영상을 의사에게 제공할 수 있으므로 의료분야에 매우 중요하게 이용되고 있다.
초음파 진단 장치는 피검체의 체표로부터 체내의 목적 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호로부터 정보를 추출하여 연부조직 의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻는 시스템이다.
이러한 초음파 진단 장치 X-레이 검사장치, CT 스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI 스캐너(Magnetic Resonance ImageScanner), 핵의학 검사장치 등과 같은 다른 영상 진단장치와 비교할 때, 소형이고 저렴하며, 실시간으로 표시가능하고, X-레이 등의 피폭이 없어 안전성이 높은 장점이 있기 때문에, 심장, 복부 내장, 비뇨기 및 생식기의 진단을 위해 널리 이용되고있다.
초음파 진단장치는 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 피검체로 송신하고 이 피검체로부터 반사되어 온 초음파 신호를 수신하기 위한 동작을 수행하기 위하여 송수신 경로를 구성하는 스위칭부를 구비한다.
종래의 초음파 진단장치는 상시 전원이 공급되는 AC교류전원을 사용하기 때문에 전력이 부족해지는 상황이 발생하지는 않았으나, 최근 들어 전력이 한정된 배터리를 전력원으로 사용하는 휴대용 초음파 진단장치를 사용하게 되면서 최소한의 전력으로 사용시간을 최대한으로 확보하기 위한 기술에 대한 관심이 증가하고 있는 실정이다.
공개특허공보 KR 10-2010-0050845호(2010.05.14), 4쪽 식별번호[0002] ~ 4쪽 식별번호[0007]
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제한된 전력을 구비한 배터리를 전력원으로 사용하는 휴대용 초음파 진단장치의 사용전력을 최소화 하기 위하여 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법은, 피검사체로 송신하는 초음파를 발생시키기 위해 전기적 펄스를 생성하는 고전압 펄스 생성부에 전원을 인가하기 위한 TX회로와 피검사체로부터 돌아오는 초음파 에코신호를 증폭시킨 후 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 신호처리부에 전원을 인가하기 위한 RX회로를 구성하며 상기 TX회로와 RX회로에 인가되는 전원의 저전력모드를 제어하기 위한 외부입력단자를 구비하는 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법에 있어서, 초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT1)전에 TX회로에 동작전원을 인가하는 단계와; 초음파 에코신호를 수신하기 위한 RX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 되는 단계와; 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 프로브가 압전 소자 어레이 모듈에 전기적 펄스를 가해 초음파를 발생시키는 단계와; 메뉴 입력부에서 사용자 선택에 따라 특정 깊이의 영역에 대응되는 초음파 에코 신호를 수신하기 위한 RX회로의 대기시간(σT) 설정유무를 입력받는 단계와; 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되지 않을 경우에는 RX회로에 동작전원을 인가한 다음 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)로 되고, 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되는 경우에는 상기 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)간 된 다음 RX회로에 동작전원을 인가하는 단계; 및 초음파 진단 장치의 메인회로부가 에코 신호를 수신 및 분석하여 초음파 영상을 생성시키고 사용자 화면에 전달하는 단계;를 포함한다.
여기서, ㅅ상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되지 않을 경우에는 RX회로에 동작전원을 인가한 다음 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)로 되고, 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되는 경우에는 상기 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)간 된 다음 RX회로에 동작전원을 인가하는 단계는, 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되지 않을 경우(σT=0)에는 초음파 에코신호를 수신하기 위하여 RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT2)전에 RX회로에 동작전원을 인가하고, 초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로는 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 되고, 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되는 경우에는 먼저 초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 되고, 초음파 에코신호를 수신하기 위하여 RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT2)에 추가적으로 대기시간(σT)을 적용하여 대기하며, 다음으로 RX회로에 동작전원을 인가하는 단계이다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치는, 압전소자 어레이 모듈과 먹스회로부를 구비하여 초음파를 발생시키고 에코 신호를 수신하는 역할을 수행하는 초음파 프로브와; 상기 초음파 프로브에서 수신한 에코 신호를 수신 및 분석하여 초음파 영상을 생성시켜 사용자 화면으로 전달하는 역할을 수행하는 메인회로부와; 상기 초음파 프로브와 메인회로부에 필요한 전력을 공급하는 휴대용 배터리; 및 상기 휴대용 배터리로부터 전력을 공급받아 상기 초음파 프로브를 구동하는 고전압을 포함하여 전체 시스템에서 필요로 하는 전압을 생성하여 분배하는 저전력 전원모드 제어부;를 포함한다.
이때, 상기 저전력 전원모드 제어부는, 상기 배터리로부터 전압을 인가받아 초음파 펄스를 송신하는 TX회로의 동작시간에는 고전압 펄스 생성부를 사전에 설정된 주파수로 동작하게 하고 초음파 에코를 수신하는 RX회로의 동작시간에는 상기 메인회로부에 구비되는 아날로그-디지털 회로부에서 초음파 에코신호를 증폭시킨 후 디지털신호로 변환시키는 동작을 수행하게 한다.
상기 메인회로부는, 초음파 송신을 위한 TX회로와 초음파 에코 수신을 위한 RX회로를 송수신 상태에 따라 각각 상기 초음파 프로브에 연결하는 스위치역할을 수행하는 송수신부를 구비하고, 상기 저전력 전원모드 제어부는, 상기 송수신부를 제어하여 초음파 신호를 송신할 경우에는 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 RX회로의 동작을 멈추고, 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 경우에는 상기 초음파 신호를 송신하는 TX회로의 동작을 멈추게 하여 소모되는 전력사용량을 최소화 시키는 역할을 수행한다.
또한, 상기 메인 회로부는, 초음파를 발생시키기 위해 압전소자 어레이 모듈에 가하는 전기적 펄스를 생성하는 고전압 펄스 생성부와; 피검사체에서 돌아오는 초음파 에코신호의 크기를 증폭하여 디지털신호로 변화시키는 아날로그-디지털 신호처리부와; 상기 고전압 펄스 생성부에서 생성된 고전압 펄스를 상기 초음파 프로브에 전송하거나, 상기 초음파 프로브에서 수신된 아날로그 신호를 아날로그-디지털 신호처리부에 전송하는 송수신부와; 상기 초음파 프로브에 적합한 파라미터를 이용하여 상기 고전압 펄스 생성부로 하여금 적합한 고전압 펄스를 생성하게 하고, 상기 아날로그-디지털 신호처리부에서 변환된 디지털 신호를 수신하여 상기 초음파 프로브에 맞게 데이터 변환을 수행하는 빔포머와; 상기 빔포머를 제어하여 초음파 프로에 적합한 빔포밍을 수행하게 하고, 상기 빔포머로부터 수신된 데이터를 이용하여 초음파 영상을 생성하는 역할을 하며, 초음파 스캔 데이터를 이용하여 디스플레이부 및 외부 표시장치에 전송하거나 전체 시스템을 제어하는 기능을 수행하는 프로세서; 및 상기 외부 표시장치와 데이터를 송수신하는 통신부;를 구비한다.
또한, 상기 통신부는, 유선케이블을 이용한 근거리 통신 네트워크(LAN), 블루투스(Bluetooth), 무선 USB(Wireless USB), Wireless LAN, 와이파이(WiFi), 지그비(Zigbee) 및 적외선 통신인 IrDA(Infrared Data Association) 중 어느 하나의 방식을 이용한다.
게다가, 상기 외부 표시장치는, 상기 통신부와 데이터를 송수신하는 데이터통신부와, 사용자로부터 메뉴신호를 입력받는 메뉴입력부와, 초음파 영상 및 메뉴를 표시하는 화면표시부, 및 상기 프로세서와 제어신호를 주고받는 컨트롤부를 구비한다.
한편, 상기 데이터통신부는 휴대용 초음파 진단장치에서 보내온 스캔데이터를 수신하여 상기 컨트롤부에 전달하고, 상기 컨트롤부는 스캔데이터를 이용하여 초음파 영상을 만드는 스캔 컨버젼(scan coversion) 과정을 수행하고 이후 화질을 향상시키기 위해 필요한 포스트 프로세싱(post processing)을 수행하며, 상기 컨트롤부는 휴대용 초음파 진단장치에서 보내온 스캔데이터가 압축되어 있는 경우 압축을 해제하는 과정을 수행하고, 상기 화면표시부는 상기 컨트롤부가 만든 초음파 영상을 화면에 표시하여 사용자가 볼 수 있도록 하며, 상기 메뉴입력부는 사용자의 입력을 받아 상기 컨트롤부에 전달하고 상기 컨트롤부는 이를 직접 처리하거나 상기 데이터통신부를 이용하여 휴대용 초음파 진단장치에 보내는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 송신할 경우에는 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 수신회로와 관련된 회로의 동작을 멈추고, 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 경우에는 상기 초음파 신호를 송신하는 송신회로와 관련된 회로의 동작을 멈추게 하는 저전력모드로 수행할 수 있는 수행방법을 제공하여 휴대용 초음파 진단장치에서 사용하는 사용전력을 최소한으로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피검체의 초음파 영상을 얻기 위하여 초음파 신호를 송신하는 송신회로와 관련된 웨이크업 타임(ΔT1)과, 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 수신회로와 관련된 웨이크업 타임(ΔT2), 및 피검체의 초음파 영상에서 불필요한 특정영역을 제외한 필수영역을 얻기 위하여 대기하는 대기시간(σT)를 이용하여 저전력모드로 동작하는 휴대용 초음파 진단장치의 사용전력을 추가로 줄일 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면, 휴대용 초음파 진단장치의 내부에 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 피검체로 송신하고 이 피검체로부터 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하기 위한 동작을 수행하기 위하여 송수신 경로를 구성하는 스위칭부를 제어하여 상기 휴대용 초음파 진단장치가 최소한의 사용전력을 사용하는 저전력모드로 동작하게 하는 저전력 전원모드 제어부를 구비하여 저전력모드로 동작하는 휴대용 초음파 진단장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 초음파 진단 장치의 구성도이다.
도 2는 도1의 메인회로부의 세부구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 초음파 진단장치와 연결되는 외부표시장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예가 적용된 휴대용 초음파 진단장치의 초음파 펄스 송신과 초음파 에코 수신을 하는 경우에 동작하는 TX회로 및 RX회로의 동작시간을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 6은 도 4에 도시된 TX회로 및 RX회로의 동작시간과 관련된 세부구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 TX회로와 RX회로의 동작시간에 TX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT1)과 RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT2)을 적용하여 실제로 전원이 인가되는 시간을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 TX회로의 동작시간에 대기시간(σT)을 적용하여 나타내는 도면이다.
도 9는 일반적인 초음파 영상이미지와 도 8에 도시된 대기시간(σT)이 적용된 휴대용 초음파 진단장치에서 수신한 태아의 초음파 이미지를 개략적으로 비교하기 위하여 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공하는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면, 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 초음파 진단 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)는, 초음파 프로브(100)와, 메인회로부(200)와, 저전력 전원모드 제어부(300), 및 배터리(400)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 초음파 프로브(100)는 압전소자 어레이 모듈(110)와 먹스 회로부(120)를 구비하며, 여기서, 상기 압전소자 어레이 모듈(110)과 먹스 회로부(120)는 압전 소자를 포함하여 초음파를 발생시키고 에코 신호를 수신하는 역할을 하며, 상기 메인회로부(200)는 에코 신호를 수신 및 분석하여 초음파 영상을 생성시키고 사용자 화면을 갖는 외부 휴대용 표시장치(500)에 전달하는 역할을 한다. 또한, 상기 저전력 전원모드 제어부(300)는 초음파 프로브(100)를 구동하는 고전압을 포함하여 전체 시스템에서 필요로 하는 전압을 생성하여 분배하며, 한정된 전력을 지닌 배터리(400)를 전력원으로 사용하면서 사용시간을 최대한 확보하기 위하여 동작중에 소모되는 전력사용량을 최소화 시키는 역할을 한다.
구체적으로, 상기 압전소자 어레이 모듈(110)은 압전 물질(piezoelectric material)로 구성되어 있다. 압전 물질은 진동하여 음파의 펄스를 발생시켜 인체 내로 송신을 하기도 하고 반사된 에코를 수신하여 전기적 신호로 바꾸는 두 가지 역할을 한다. 최근 압전 물질은 전기음향 변환 효율이 가장 좋은 압전 세라믹 lead zirconatetitante(PZT)이 주로 이용되고 있다. 압전소자 어레이 모듈(110)은 일반적으로 64, 128, 192개 등 많은 개수의 압전소자가 배열형태로 배치되도록 구성된다. 이때, 압전소자를 구동하는 전기적 펄스의 범위는 +100V~-100V 까지의 고전압을 사용하며, 초음파 트랜스듀서(Ultrasoung transducer)라고도 부른다.
상기 먹스 회로부(120)는 신호 핀의 개수를 줄여주는 역할을 하는데 먹스 회로부(120)는 압전소자 어레이 모듈(110)과 송수신부(210) 사이의 신호 라인의 개수를 정합하는 역할을 한다.
즉, 초음파 송신 및 에코 수신시에 압전소자 어레이 모듈(110)에 있는 모든 소자를 동시에 사용하지 않고 초음파 에코 데이터를 수집하려는 위치에 있는 일부 소자만을 사용하므로 이 소자들을 전기적으로 선택하여 송수신부(210)에 연결한다.
앞에서 언급한 바와 같이, 압전소자 어레이 모듈(110)의 압전 소자의 개수는 64, 128, 192개 등의 많은 개수로 이루어지는 것이 일반적인데, 이와 같이 먹스 회로부(120)를 사용하면, 신호라인의 개수가 현저하게 줄어들게 된다.
한편, 상기 메인 회로부(200)는, 피검체에 대하여 초음파를 발생시키도록 제어할 수 있으며, 압전소자 어레이 모듈(110)에서 수신되는 에코 신호를 전달 받아, 에코 신호의 강도 차이를 해석하고 처리하여 점의 밝기로 나타내어 초음파 영상을 생성할 수 있다.
도 2는 도1의 메인회로부의 세부구성을 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 메인 회로부(200)는 송수신부(210)와, 고전압 펄스 생성부(220)와, 아날로그-디지털 신호처리부(230)와, 빔포머(240)와, 프로세서(250), 및 통신부(260)를 포함하여 구성된다.
상기 송수신부(210)는 고전압 펄스 생성부(220)에서 생성된 고전압 펄스를 상기 초음파 프로브(100)에 전송하거나, 상기 초음파 프로브(100)에서 수신된 아날로그 신호를 아날로그-디지털 신호처리부(230)에 전송하는 역할을 한다. 즉, 초음파 송신시에는 TX회로와 압전소자 어레이 모듈(110)을 연결하고 초음파 에코 수신시에는 RX회로와 압전소자 어레이 모듈(110)을 연결하는 스위치이다.
고전압 펄스 생성부(220)는 초음파를 발생시키기 위해 압전소자 어레이 모듈(110)에 가하는 전기적 펄스를 생성하고, 아날로그-디지털 신호처리부(230)는 피검사체에서 돌아오는 초음파 에코신호의 크기가 매우 작기 때문에 이를 증폭하여 디지털신호로 변화시킨다.
빔포머(240)는 상기 초음파 프로브(100)에 적합한 파라미터를 이용하여 고전압 펄스 생성부(220)로 하여금 적합한 고전압 펄스를 생성하게 하는 것을 TX 빔포밍이라 하는데 이것은 초음파를 송신할 때 특정 거리에 있는 초점에 초음파의 에너지를 집속시키기 위해 압전소자의 위치에 따라 전기적 펄스에 시간을 지연시키고 , 아날로그-디지털 신호처리부(230)에서 변환된 디지털 신호를 수신하여 초음파 프로브(100)에 맞게 데이터 변환을 수행하여 프로세서(250)로 전달하는 역할을 하는 것을 RX 빔포밍이라 하는데 이것은 초음파 에코를 수신할 때 압전소자의 위치 및 수신 시간에 따라 각 압전소자에서 나오는 전기적 신호를 시간 지연시키고 시간 지연된 신호를 합산하여 초음파데이터(스캔데이터)를 생성 한다.
또한, 빔포머(240)는 프로세서(250)의 제어에 따라 아날로그-디지털 신호처리부(230)로 적절한 디지털 신호를 생성하여 전달한다.
프로세서(250)는 빔포머(240)를 제어하여 초음파 프로브(100)에 적합한 빔포밍을 수행하게 하고, 빔포머(240)로부터 수신된 데이터를 이용하여 초음파 영상을 생성하는 역할을 하며, 초음파 스캔 데이터를 통신부(260)를 이용하여 외부 표시장치(500)에 전송하거나 전체 시스템을 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 통신에 사용되는 전송선로의 대역폭을 줄이기 위해 필요시 스캔 데이터의 압축을 실행하기도 한다.
통신부(260)는 외부 전가 기기와 데이터를 송수신하는 통신 모듈로서, 통신 모듈은 유무선 통신 방식을 사용할 수 있는데 유선 통신 방식으로는 USB 케이블 등의 유선 케이블을 이용할 수 있으며, 무선 통신 방식으로는 블루투스(Bluetooth), 무선 USB(Wireless USB), Wireless LAN, 와이파이(WiFi), 지그비(Zigbee) 또는 적외선 통신인 IrDA(Infrared Data Association) 중 하나의 방식을 이용한 모듈일 수 있다.
통신부(260)는 프로세서(250)의 제어에 따라 생성된 초음파 영상을 외부 표시장치(500)의 표시부에 표시할 수 있다. 이때, 외부 표시장치(500)는 PC, 스마트폰, 태블릿형 기기, 패드형 기기, PDA 등 일 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 통신부(260)와 데이터를 송수신하는 데이터통신부(510), 사용자로부터 메뉴신호를 입력받는 메뉴입력부(520), 초음파 영상 및 메뉴를 표시하는 화면표시부(530), 및 상기 프로세서(250)와 제어신호를 주고받는 컨트롤부(540)를 구비하는 것이 바람직하다. 이때, 외부표시장치(500)의 데이터통신부(510)는 휴대용 초음파 진단장치에서 보내온 스캔데이터를 수신하여 컨트롤부(540)에 전달하고, 상기 컨트롤부(540)는 스캔데이터를 이용하여 초음파 영상을 만드는 스캔 컨버젼(scan coversion) 과정을 수행하고 이후 화질을 향상시키기 위해 필요한 포스트 프로세싱(post processing)을 수행하며, 상기 컨트롤부(540)는 휴대용 초음파 진단장치에서 보내온 스캔데이터가 압축되어 있는 경우 압축을 해제하는 과정도 수행한다. 또한, 화면표시부(530)는 컨트롤부(540)가 만든 초음파 영상을 화면에 표시하여 사용자가 볼 수 있도록 하고, 메뉴입력부(520)는 사용자의 입력을 받아 컨트롤부(540)에 전달하고 컨트롤부(540)는 이를 직접 처리하거나 데이터통신부(510)를 이용하여 휴대용 초음파 진단장치에 보낸다.
또한, 본 발명에 따른 초음파 진단 장치(10)는 자체적으로 디스플레이부(미도시)를 포함할 수도 있다. 즉, 초음파 진단 장치(100)는 통신 모듈을 통하여 생성된 초음파 영상을 타 전자 장치에 전송하여 디스플레이할 수도 있으며, 자체적으로 구비하고 있는 디스플레이부에 직접 표시하도록 구성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예가 적용된 휴대용 초음파 진단장치의 초음파 펄스 송신과 초음파 에코 수신을 하는 경우에 동작하는 TX회로 및 RX회로의 동작시간을 나타내고 있으며, 도 5 내지 도 6은 도 4에 도시된 TX회로 및 RX회로의 동작시간과 관련된 세부구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대용 초음파 진단 정치는 저전력 전원모드 제어부(300)에 의하여 초음파 펄스를 송신하는 TX회로의 동작시간에는 고전압 펄스 생성부(220)가 배터리(400)로부터 전압을 인가 받아 사전에 설정된 주파수로 동작하게 되고, 초음파 에코를 수신하는 RX회로의 동작시간에는 아날로그-디지털 신호처리부(230)가 대상체에서 돌아오는 초음파 에코신호를 증폭시킨 후 디지털신호로 변환시키는 동작을 수행하게 된다.
즉, 초음파 펄스를 송신하는 동안에는 저전력 전원모드 제어부(300)에 의하여 TX회로와 관련된 고전압 펄스 생성부(220)와, 배터리(400)로부터 전력을 받아 고전압을 생성하여 상기 고전압 펄스 생성부(220)에 고전압을 인가하는 고전압 생성부(221), 및 디지털-아날로그 신호처리부(미도시)가 동작하게 되고 RX 회로는 동작하지 않는다.
또한, 초음파 에코를 수신하는 동안에는 저전력 전원모드 제어부(300)에 의하여 RX회로와 관련된 아날로그 프론트엔드미도시)와, 낮은 전력 레벨의 RX에코신호를 증폭시키는 저잡음증폭기(231)와, 인체내 깊은 곳에서 돌아오는 경우 감쇄된 신호를 보상해주기 위한 가변증폭기(232),CWD(Continuous Wave Doppler-연속파형도플러-미도시), 및 빔포머(240)에서 디지털신호를 처리할 수 있도록 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 AD컨버터부(233)를 포함하는 아날로그-디지털 신호처리부(230)가 동작하게 되고 상기 TX회로는 동작하지 않는다.
한편, 상기의 TX회로 및 RX회로와 관련된 구성들은 각각 단일의 반도체칩 또는 통합칩으로 구현될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 저전력 모드 기능을 제어하기 위한 외부 입력단자를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 외부 입력단자를 통하여 저전력 전원모드 제어부(300)에 의하여 저전력모드와 정상모드 제어를 수행할 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 TX회로와 RX회로의 동작시간에 TX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT1)과 RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT2)을 적용하여 실제로 전원이 인가되는 시간을 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 진단장치(10)는 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 송신할 경우에는 피검체에서 반사되어 온 초음파신호를 수신하는 수신회로와 관련된 회로의 동작을 멈추고, 피검체에서 반사되어 온 초음파신호를 수신하는 경우에는 상기 초음파 신호를 송신하는 송신회로와 관련된 회로의 동작을 멈추게 한다.
즉, 휴대용 진단장치(10)의 TX회로는 초음파 에코신호를 수신하기 위하여 동작하는 시간에 저전력 전원모드 제어부(300)에 의하여 저전력 모드 상태(또는 전원이 OFF된 상태)로 대기한다. 여기서, 전원이 꺼진 상태나 저전력 모드 상태에서 초음파 신호를 송신하기 위한 정상 동작상태까지 진입하는데 걸리는 구동시간이(wake-up time)이 필요하게 되는데, 이때, TX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간을 ΔT1 이라 할 때, TX회로는 정상 동작 시점보다 구동시간(ΔT1) 전에 전원이 인가되어 정상 동작을 수행하게 된다. 이후 동작시간이 완료되면 즉시 저전력 모드 상태 또는 전원이 오프된 상태로 진입한다.
또한, 휴대용 진단장치(10)의 RX회로는 초음파 신호를 송신하기 위하여 동작하는 시간에 저전력 전원모드 제어부(300)에 의하여 저전력 모드 상태(또는 전원이 OFF된 상태)로 대기한다. 여기서, 전원이 꺼진 상태나 저전력 모드 상태에서 초음파 에코신호를 수신하기 위한 정상 동작상태까지 진입하는데 걸리는 구동시간이(wake-up time)이 필요하게 되는데, 이때, RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간을 ΔT2 라 할 때, RX회로는 정상 동작 시점보다 구동시간(ΔT2) 전에 전원이 인가되어 정상 동작을 수행하게 된다. 이후 동작시간이 완료되면 즉시 저전력 모드 상태 또는 전원이 오프된 상태로 진입한다.
도 8은 도 7에 도시된 TX회로의 동작시간에 대기시간(σT)을 적용하여 나타내는 도면이다.
초음파 진단장치에 의하여 측정된 초음파 영상에서 진찰자가 관심 갖는 영역은 인체의 피부에서 3cm 이상의 깊이에 위치하는 지점이다. 특히, 인체의 피부에서 1~2 cm 깊이에 있는 영역은 피부를 포함한 피하지방이 대부분이고 임상적인 진단을 내리기 위한 기본적이고도 의미있는 정보를 갖고 있지 않는 것이 대부분인것이 현실이다.
이러한 점을 감안할 때, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 초음파 진단장치는 사용자에게 의미없는 영역의 정보를 측정하기 위한 전원이 인가되는 시간을 추가적으로 제거함으로써, 즉, 인체의 피부에서 특정 깊이의 영역에 도달하는 시간동안 초음파 에코신호를 수신하지 않기 때문에 피검체의 초음파에서 불필요한 특정영역을 제외함으로써 그에 따른 동작시간에 사용되는 사용전력을 추가적으로 줄일 수 있게 된다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 초음파 진단장치는, 사용자에 의해 입력된 특정 깊이의 영역을 제외하고 초음파 에코신호를 수신한다.
여기서, 대기시간(σT)는 피검체의 초음파 영상에서 불필요한 특정영역을 제외한 필수영역을 얻기 위하여 대기하는 대기시간을 가리키며, 이러한 대기시간은 인체내의 초음파가 전파되는 속도가 1540m/s로 정해져 있기 때문에 본 발명의 실시예에 따른 저전력 전원모드 제어부(300)에 의하여 정확하게 계산될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 초음파 진단 장치에 있어서, RX회로는 대기시간(σT)만큼의 시간 동안 추가로 저전력 모드 상태 또는 전원이 오프된 상태로 대기하다가 정상동작을 수행하는 상태 모드로 진입하게 되므로 대기시간(σT)만큼의 동작할 사용전력을 추가적으로 줄일 수 있다.
도 9는 일반적인 초음파 영상이미지와 도 8에 도시된 대기시간(σT)이 적용된 휴대용 초음파 진단장치에서 수신한 태아의 초음파 이미지를 개략적으로 비교하기 위하여 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 초음파 영상의 전체 깊이는 일반적인 초음파 영상미지를 참조하여 14cm임을 알 수 있으며, 이 중 4cm 깊이의 영역에 있는 초음파 에코신호를 수신하지 않는다고 하면 초음파 에코신호를 수신하기 위한 RX 회로가 동작하는데 필요한 전력의 일부를 절약할 수 있게된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법을 나타내는 순서도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 진단장치는, 먼저, 초음파 신호를 송신하기 위하여 TX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT1)전에 TX회로에 동작전원을 인가한다(S1). 이때, 초음파 에코신호를 수신하기 위한 RX회로는 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 된다(S2).
다음으로, 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 프로브(100)는 압전 소자에 전기적 펄스를 가해 초음파를 발생시킨다(S3).
또한, 메뉴입력부(520)에서 사용자 선택에 따라 특정 깊이의 영역에 대응되는 RX회로의 대기시간(σT) 설정유무를 입력받는다(S4).
여기서, RX회로의 대기시간(σT)이 설정되지 않을 경우(σT=0)에는 초음파 에코신호를 수신하기 위하여 RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT2)전에 RX회로에 동작전원을 인가하고(S5), 초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로는 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 된다음(S6), 메인회로부(200)가 에코 신호를 수신 및 분석하여 초음파 영상을 생성시키고 사용자 화면에 전달하게 된다(S10).
반면에, RX회로의 대기시간(σT)이 설정되는 경우에는 먼저 초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 된다(S7).
다음으로, 초음파 에코신호를 수신하기 위하여 RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT2)에 추가적으로 대기시간(σT)을 적용하여 대기하고(S8), 이후에 RX회로에 동작전원을 인가한다(S9).
마지막으로, 메인회로부(200)는 에코 신호를 수신 및 분석하여 초음파 영상을 생성시키고 사용자 화면에 전달하게 된다(S10).
상기와 같이, 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 송신할 경우에는 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 수신회로와 관련된 회로의 동작을 멈추고, 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 경우에는 상기 초음파 신호를 송신하는 송신회로와 관련된 회로의 동작을 멈추게 하는 저전력모드로 수행할 수 있는 수행방법을 제공하여 휴대용 초음파 진단장치에서 사용하는 사용전력을 최소한으로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피검체의 초음파 영상을 얻기 위하여 초음파 신호를 송신하는 송신회로와 관련된 웨이크업 타임(ΔT1)과, 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 수신회로와 관련된 웨이크업 타임(ΔT2), 및 피검체의 초음파 영상에서 불필요한 특정영역을 제외한 필수영역을 얻기 위하여 대기하는 대기시간(σT)를 이용하여 저전력모드로 동작하는 휴대용 초음파 진단장치의 사용전력을 추가로 줄일 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면, 휴대용 초음파 진단장치의 내부에 피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 피검체로 송신하고 이 피검체로부터 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하기 위한 동작을 수행하기 위하여 송수신 경로를 구성하는 스위칭부를 제어하여 상기 휴대용 초음파 진단장치가 최소한의 사용전력을 사용하는 저전력모드로 동작하게 하는 저전력 전원모드 제어부를 구비하여 저전력모드로 동작하는 휴대용 초음파 진단장치를 제공할 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였다. 하지만, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 기술된 것이고 본 발명의 내용을 이에 한정하거나 제한하기 위하여 기술된 것은 아니다, 그러므로, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예를 실시하는 것이 가능할 것이다, 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 초음파 프로브 110 : 압전소자 어레이 모듈
120 : 먹스 회로부 200 : 메인회로부
210 : 송수신부 220 : 고전압 펄스 생성부
230 : 아날로그-디지털 신호처리부 240 : 빔포머,
250 : 프로세서 260 : 통신부
300 : 저전력 전원모드 제어부 400 : 배터리
500 : 외부 표시장치 510 : 데이터통신부
520 : 메뉴입력부 530 : 화면표시부
540 : 컨트롤부

Claims (8)

  1. 피검사체로 송신하는 초음파를 발생시키기 위해 전기적 펄스를 생성하는 고전압 펄스 생성부에 전원을 인가하기 위한 TX회로와 피검사체로부터 돌아오는 초음파 에코신호를 증폭시킨 후 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 신호처리부에 전원을 인가하기 위한 RX회로를 구성하며 상기 TX회로와 RX회로에 인가되는 전원의 저전력모드를 제어하기 위한 외부입력단자를 구비하는 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법에 있어서,
    초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT1)전에 TX회로에 동작전원을 인가하는 단계와;
    초음파 에코신호를 수신하기 위한 RX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 되는 단계와;
    피검체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 프로브가 압전 소자 어레이 모듈에 전기적 펄스를 가해 초음파를 발생시키는 단계와;
    메뉴 입력부에서 사용자 선택에 따라 특정 깊이의 영역에 대응되는 초음파 에코 신호를 수신하기 위한 RX회로의 대기시간(σT) 설정유무를 입력받는 단계와;
    상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되지 않을 경우에는 RX회로에 동작전원을 인가한 다음 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)로 되고, 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되는 경우에는 상기 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)간 된 다음 RX회로에 동작전원을 인가하는 단계; 및
    초음파 진단 장치의 메인회로부가 에코 신호를 수신 및 분석하여 초음파 영상을 생성시키고 사용자 화면에 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되지 않을 경우에는 RX회로에 동작전원을 인가한 다음 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)로 되고, 상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되는 경우에는 상기 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)간 된 다음 RX회로에 동작전원을 인가하는 단계는,
    상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되지 않을 경우(σT=0)에는 초음파 에코신호를 수신하기 위하여 RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT2)전에 RX회로에 동작전원을 인가하고, 초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로는 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 되고,
    상기 RX회로의 대기시간(σT)이 설정되는 경우에는 먼저 초음파 신호를 송신하기 위한 TX회로가 저전력 모드 상태(또는 전원 OFF모드 상태)가 되고, 초음파 에코신호를 수신하기 위하여 RX회로를 구동시키는데 필요한 구동시간(ΔT2)에 추가적으로 대기시간(σT)을 적용하여 대기하며, 다음으로 RX회로에 동작전원을 인가하는 단계인 것을 특징으로 하는 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법
  3. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 하나의 항에 따른 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치에 있어서,
    압전소자 어레이 모듈과 먹스회로부를 구비하여 초음파를 발생시키고 에코 신호를 수신하는 역할을 수행하는 초음파 프로브와;
    상기 초음파 프로브에서 수신한 에코 신호를 수신 및 분석하여 초음파 영상을 생성시켜 사용자 화면으로 전달하는 역할을 수행하는 메인회로부와;
    상기 초음파 프로브와 메인회로부에 필요한 전력을 공급하는 휴대용 배터리; 및
    상기 휴대용 배터리로부터 전력을 공급받아 상기 초음파 프로브를 구동하는 고전압을 포함하여 전체 시스템에서 필요로 하는 전압을 생성하여 분배하는 저전력 전원모드 제어부;를 포함하고,
    상기 메인회로부는,
    초음파 송신을 위한 TX회로와 초음파 에코 수신을 위한 RX회로를 송수신 상태에 따라 각각 상기 초음파 프로브에 연결하는 스위치역할을 수행하는 송수신부를 구비하고,
    상기 저전력 전원모드 제어부는, 상기 송수신부를 제어하여 초음파 신호를 송신할 경우에는 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 RX회로의 동작을 멈추고, 피검체에서 반사되어 온 초음파 에코 신호를 수신하는 경우에는 상기 초음파 신호를 송신하는 TX회로의 동작을 멈추게 하여 소모되는 전력사용량을 최소화 시키는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
  4. 제 3항에 있어서, 상기 메인 회로부는,
    초음파를 발생시키기 위해 압전소자 어레이 모듈에 가하는 전기적 펄스를 생성하는 고전압 펄스 생성부와;
    피검사체에서 돌아오는 초음파 에코신호의 크기를 증폭하여 디지털신호로 변화시키는 아날로그-디지털 신호처리부와;
    상기 고전압 펄스 생성부에서 생성된 고전압 펄스를 상기 초음파 프로브에 전송하거나, 상기 초음파 프로브에서 수신된 아날로그 신호를 아날로그-디지털 신호처리부에 전송하는 송수신부와;
    상기 초음파 프로브에 적합한 파라미터를 이용하여 상기 고전압 펄스 생성부로 하여금 적합한 고전압 펄스를 생성하게 하고, 상기 아날로그-디지털 신호처리부에서 변환된 디지털 신호를 수신하여 상기 초음파 프로브에 맞게 데이터 변환을 수행하는 빔포머와;
    상기 빔포머를 제어하여 초음파 프로에 적합한 빔포밍을 수행하게 하고, 상기 빔포머로부터 수신된 데이터를 이용하여 초음파 영상을 생성하는 역할을 하며, 초음파 스캔 데이터를 이용하여 디스플레이부 및 외부 표시장치에 전송하거나 전체 시스템을 제어하는 기능을 수행하는 프로세서; 및
    상기 외부 표시장치와 데이터를 송수신하는 통신부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
  5. 제 4항에 있어서, 상기 통신부는,
    유선케이블을 이용한 근거리 통신 네트워크(LAN), 블루투스(Bluetooth), 무선 USB(Wireless USB), Wireless LAN, 와이파이(WiFi), 지그비(Zigbee) 및 적외선 통신인 IrDA(Infrared Data Association) 중 어느 하나의 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
  6. 제 4항에 있어서, 상기 외부 표시장치는,
    상기 통신부와 데이터를 송수신하는 데이터통신부와, 사용자로부터 메뉴신호를 입력받는 메뉴입력부와, 초음파 영상 및 메뉴를 표시하는 화면표시부, 및 상기 프로세서와 제어신호를 주고받는 컨트롤부를 구비하는 것을 특징으로 하는 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 데이터통신부는 휴대용 초음파 진단장치에서 보내온 스캔데이터를 수신하여 상기 컨트롤부에 전달하고, 상기 컨트롤부는 스캔데이터를 이용하여 초음파 영상을 만드는 스캔 컨버젼(scan coversion) 과정을 수행하고 이후 화질을 향상시키기 위해 필요한 포스트 프로세싱(post processing)을 수행하며, 상기 컨트롤부는 휴대용 초음파 진단장치에서 보내온 스캔데이터가 압축되어 있는 경우 압축을 해제하는 과정을 수행하고, 상기 화면표시부는 상기 컨트롤부가 만든 초음파 영상을 화면에 표시하여 사용자가 볼 수 있도록 하며, 상기 메뉴입력부는 사용자의 입력을 받아 상기 컨트롤부에 전달하고 상기 컨트롤부는 이를 직접 처리하거나 상기 데이터통신부를 이용하여 휴대용 초음파 진단장치에 보내는 것을 특징으로 하는 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
  8. 제 3항에 있어서, 상기 저전력 전원모드 제어부는,
    상기 배터리로부터 전압을 인가받아 초음파 펄스를 송신하는 TX회로의 동작시간에는 고전압 펄스 생성부를 사전에 설정된 주파수로 동작하게 하고 초음파 에코를 수신하는 RX회로의 동작시간에는 상기 메인회로부에 구비되는 아날로그-디지털 회로부에서 초음파 에코신호를 증폭시킨 후 디지털신호로 변환시키는 동작을 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 저전력모드를 수행하는 수행방법을 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
KR1020130150368A 2013-12-05 2013-12-05 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치 KR101515809B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130150368A KR101515809B1 (ko) 2013-12-05 2013-12-05 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
PCT/KR2014/011902 WO2015084092A1 (ko) 2013-12-05 2014-12-05 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
US15/101,622 US20160374645A1 (en) 2013-12-05 2014-12-05 Method for performing low power mode in portable ultrasonic diagnostic apparatus and portable ultrasonic diagnostic apparatus for applying same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130150368A KR101515809B1 (ko) 2013-12-05 2013-12-05 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101515809B1 true KR101515809B1 (ko) 2015-05-04

Family

ID=53273768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130150368A KR101515809B1 (ko) 2013-12-05 2013-12-05 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160374645A1 (ko)
KR (1) KR101515809B1 (ko)
WO (1) WO2015084092A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017095010A1 (ko) * 2015-12-03 2017-06-08 삼성전자(주) 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법
WO2017196029A1 (ko) * 2016-05-10 2017-11-16 주식회사 힐세리온 휴대용 초음파 진단 장치 및 그 동작 방법
CN110807382A (zh) * 2019-10-24 2020-02-18 维沃移动通信有限公司 扫描方法及电子设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11660075B2 (en) * 2016-12-16 2023-05-30 Canon Medical Systems Corporation Ultrasound diagnosis apparatus and ultrasound probe
US11331083B2 (en) * 2017-10-16 2022-05-17 Samsung Medison Co., Ltd. Ultrasound diagnosis apparatus and method of operating the same
US11493979B2 (en) * 2020-02-27 2022-11-08 Fujifilm Sonosite, Inc. Dynamic power reduction technique for ultrasound systems

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004500146A (ja) * 1999-05-05 2004-01-08 ソノサイト　インコーポレイテッド 低電力携帯式超音波診断装置
US20050228284A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Charles Edward Baumgartner System and method for power management in an ultrasound system
JP2008520314A (ja) * 2004-11-22 2008-06-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 可変電力消費の携帯型超音波システム
JP2010523284A (ja) * 2007-04-10 2010-07-15 シー・アール・バード・インコーポレーテッド 低電力超音波システム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4817066A (en) * 1985-10-09 1989-03-28 Hitachi, Ltd Transmitter/receiver for ultrasonic diagnostic system
JP6067673B2 (ja) * 2012-02-27 2017-01-25 株式会社日立製作所 携帯型超音波診断装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004500146A (ja) * 1999-05-05 2004-01-08 ソノサイト　インコーポレイテッド 低電力携帯式超音波診断装置
US20050228284A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Charles Edward Baumgartner System and method for power management in an ultrasound system
JP2008520314A (ja) * 2004-11-22 2008-06-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 可変電力消費の携帯型超音波システム
JP2010523284A (ja) * 2007-04-10 2010-07-15 シー・アール・バード・インコーポレーテッド 低電力超音波システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017095010A1 (ko) * 2015-12-03 2017-06-08 삼성전자(주) 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법
WO2017196029A1 (ko) * 2016-05-10 2017-11-16 주식회사 힐세리온 휴대용 초음파 진단 장치 및 그 동작 방법
KR101857346B1 (ko) * 2016-05-10 2018-05-11 주식회사 힐세리온 휴대용 초음파 진단 장치 및 그 동작 방법
CN109069111A (zh) * 2016-05-10 2018-12-21 和赛仑有限公司 便携式超声诊断装置及其操作方法
CN110807382A (zh) * 2019-10-24 2020-02-18 维沃移动通信有限公司 扫描方法及电子设备
CN110807382B (zh) * 2019-10-24 2023-10-17 维沃移动通信有限公司 扫描方法及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20160374645A1 (en) 2016-12-29
WO2015084092A1 (ko) 2015-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101515809B1 (ko) 휴대용 초음파 진단장치의 저전력모드를 수행하는 수행방법 및 이를 적용하기 위한 휴대용 초음파 진단장치
EP3335636B1 (en) Probe apparatus, medical instrument comprising same, and control method of probe apparatus
CN106539596B (zh) 超声探头、包括该超声探头的超声成像设备及其控制方法
US20140276069A1 (en) Ultrasound probe
JP2010523284A (ja) 低電力超音波システム
US20150327839A1 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
US20110077520A1 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic diagnostic method
KR101496170B1 (ko) 저전력모드를 갖는 휴대용 초음파 진단장치 및 그 수행방법
CN201977830U (zh) 一种便携式b超箱
JP6349025B2 (ja) 携帯用超音波診断装置、及びそれにおける電力効率改善方法
KR20170033222A (ko) 초음파 프로브, 이를 포함하는 초음파 영상 장치 및 그 제어 방법
US11076826B2 (en) Ultrasound imaging apparatus and control method thereof
US11564664B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and control method thereof
KR102161880B1 (ko) 초음파 영상의 디스플레이 장치와 시스템 및 이를 이용한 생체조직의 사이즈 검출방법
RU2424769C2 (ru) Устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики
US11857372B2 (en) System and method for graphical user interface with filter for ultrasound image presets
KR101857346B1 (ko) 휴대용 초음파 진단 장치 및 그 동작 방법
JP2019037577A (ja) 音響波プローブ、及び音響波画像装置
CN220530045U (zh) 一种便携式远程监测超声与生化监测一体的超声设备
CN115024749A (zh) 一种无线探头式超声检测仪
KR20120049682A (ko) 초음파 진단장치
KR20090078624A (ko) 단일 변환소자를 이용한 초음파 진단 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180122

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190417

Year of fee payment: 5