KR102107730B1 - 제어 가능한 초점 길이를 갖는 트랜스듀서 - Google Patents

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Abstract

제어 가능한 초점 길이를 갖는 트랜스듀서가 제공된다. 트랜스듀서는 형태 변형이 가능한 제1 렌즈 커버 및 제1 렌즈 커버를 지지하는 플레이트를 포함하는 내부 유체 렌즈, 내부 유체 렌즈의 외부에 배치되며, 제2 렌즈 커버 및 렌즈의 외관을 형성하는 케이스를 포함하는 외부 유체 렌즈, 플레이트를 이동시켜 제1 렌즈 커버의 곡률을 변화시키는 곡률 조절부, 및 내부 유체 렌즈 및 외부 유체 렌즈 간의 압력을 유지시키기 위한 압력 평형 장치를 포함한다.

Description

제어 가능한 초점 길이를 갖는 트랜스듀서 {Transducer with controllable focal length}
본 발명은 초음파 장치용 트랜스듀서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중 유체 렌즈의 곡률을 조절하여 제어 가능한 초점 길이를 갖는 트랜스듀서에 관한 것이다.
초음파 진단 장치는 프로브(probe)의 트랜스듀서(transducer)로부터 생성되는 초음파 신호를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 에코 신호의 정보를 수신하여 대상체 내부의 부위에 대한 영상을 얻는다. 특히, 초음파 진단 장치는 대상체 내부의 관찰, 이물질 검출, 및 상해 측정 등 의학적 목적으로 사용된다. 이러한 초음파 진단 장치는 X선을 이용하는 진단 장치에 비하여 안정성이 높고, 실시간으로 영상의 디스플레이가 가능하며, 방사능 피폭이 없어 안전하다는 장점이 있어서 다른 화상 진단 장치와 함께 널리 이용된다.
트랜스듀서는 전기 신호를 에너지로 변환하거나 에너지를 전기 신호로 변환하는 장치로, 초음파 장치에서 트랜스듀서는 음향 에너지를 전기적 신호로 변환하거나, 전기적 신호를 음향 에너지로 변환한다.
트랜스듀서는 초음파를 발생시키는 압전체, 압전체의 후방으로 초음파가 전달되는 것을 방지하기 위한 흡음층, 압전체의 음향 임피던스와 피검사체의 음향 임피던스를 정합시켜 압전체에서 발생되는 초음파 신호가 피검사체로 전달되도록 하는 정합층, 압전체의 전방으로 진행하는 초음파를 특정 지점에 집중시키는 렌즈를 포함할 수 있다.
종래의 트랜스듀서는 렌즈의 곡률 반경이 고정되어 초점 길이가 고정되어 있다. 따라서, 변경 가능한 초점 길이를 갖는 렌즈에 관한 연구가 있어 왔다.
변형 가능한 렌즈 커버를 지지하는 플레이트를 이동시켜 유체 렌즈의 곡률을 조절하여 제어 가능한 초점 길이를 갖는 트랜스듀서를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 트랜스듀서는, 형태 변형이 가능한 제1 렌즈 커버 및 상기 제1 렌즈 커버를 지지하는 플레이트를 포함하는 내부 유체 렌즈; 상기 내부 유체 렌즈의 외부에 배치되며, 제2 렌즈 커버 및 렌즈의 외관을 형성하는 케이스를 포함하는 외부 유체 렌즈; 상기 플레이트를 이동시켜 상기 제1 렌즈 커버의 곡률을 변화시키는 곡률 조절부; 및 상기 내부 유체 렌즈 및 상기 외부 유체 렌즈 간의 압력을 유지시키기 위한 압력 평형 장치를 포함한다.
또한, 상기 플레이트는 상기 곡률 조절부의 제어에 따라 소정의 각도만큼 이동하고, 상기 제1 렌즈 커버는 상기 플레이트가 소정의 각도만큼 이동함에 따라 곡률이 변경될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈 커버는 상기 플레이트가 상기 제1 렌즈 커버에 수평인 제1 방향으로 이동됨에 따라서, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 휘어져서 곡률이 변경되는 필름 또는 유연막을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈 커버는 오목부를 포함하며, 상기 곡률 조절부에 의해 상기 플레이트가 이동함에 따라 상기 오목부의 곡률이 변경될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈 커버는 볼록부를 포함하며, 상기 곡률 조절부에 의해 상기 플레이트가 이동함에 따라 상기 볼록부의 곡률이 변경될 수 있다.
또한, 상기 내부 유체 렌즈를 형성하는 제1 유체 및 상기 외부 유체 렌즈를 형성하는 제2 유체는 서로 다른 음속을 가질 수 있다.
또한, 상기 플레이트는 피봇(pivot)에 의하여 고정된 고정점을 포함하며, 상기 곡률 조절부는 상기 플레이트에 토크를 가하여 상기 플레이트를 상기 고정점을 축으로 하여 이동시킴으로써 제1 렌즈 커버의 곡률을 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 곡률 조절부는 링크 기구, 솔레노이드(solenoid), 캠(cam), 리드 스크류(lead screw) 및 액츄에이터(actuator) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 플레이트는 상기 제1 렌즈 커버를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고, 상기 곡률 조절부는, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 사이에 설치되는 링크 기구; 및 상기 링크 기구를 작동시키는 구동부를 포함하며, 상기 링크 기구는, 링크 플레이트, 일단이 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단이 상기 링크 플레이트에 연결된 제1 링크, 및 일단이 상기 제2 플레이트에 연결되고, 다른 일단이 상기 링크 플레이트에 연결된 제2 링크를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 링크 플레이트를 회전 구동시킬 수 있다.
또한, 상기 구동부는, 상기 링크 플레이트를 전자동으로 구동시키기 위한 모터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 플레이트는, 상기 제1 렌즈 커버를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고, 상기 곡률 조절부는, 일단은 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단은 상기 제2 플레이트에 연결되어, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작하는 솔레노이드; 및 상기 솔레노이드를 작동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
또한, 상기 플레이트는, 상기 제1 렌즈 커버를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고, 상기 곡률 조절부는, 일단은 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단은 상기 제2 플레이트에 연결되어, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작하는 액추에이터(actuator); 및 상기 액추에이터(actuator)를 작동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 플레이트는, 상기 제1 렌즈 커버를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고, 상기 곡률 조절부는, 일단은 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단은 상기 제2 플레이트에 연결되어, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작하는 캠(cam); 일단은 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단은 상기 제2 플레이트에 연결되어, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 대하여 수직한 방향으로 인력을 가하도록 동작하는 스프링(spring); 및 상기 캠을 작동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력 평형 장치는 유체가 유동될 수 있는 제1 유로 및 제2 유로가 구비된 양방향 실린더를 포함하며, 상기 제1 유로는 상기 내부 유체 렌즈와 연결되고, 상기 제2 유로는 상기 외부 유체 렌즈와 연결될 수 있다.
또한, 상기 곡률 조절부는 상기 양방향 실린더를 포함하며, 상기 양방향 실린더의 피스톤의 이동에 따라 상기 제1 렌즈 커버의 곡률을 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 트랜스듀서는 초음파를 발생시키는 압전체; 상기 압전체의 후방으로 초음파가 전달되는 것을 방지하기 위한 흡음층; 상기 압전체의 음향 임피던스와 피검사체의 음향 임피던스를 정합시켜 상기 압전체에서 발생되는 초음파 신호가 상기 피검사체로 전달되도록 하는 정합층을 더 포함할 수 있다.
트렌스듀서의 초점 길이를 제어할 수 있다.
트렌스듀서의 초점 길이를 조절할 수 있으므로 초점 심도(Focal depth)의 길이가 증가한 효과가 있어, 전체적인 해상도(Resolution)가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 길이 변화를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 장치를 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드를 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터를 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠을 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서의 상세 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 초음파 진단 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서(100)는, 초음파 장치에서 음향 에너지를 전기적 신호로 변환하거나, 전기적 신호를 음향 에너지로 변환할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서(100)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 트랜스듀서(100)는 초음파 진단 장치뿐만 아니라 다양한 초음파 탐촉 관련 장치에 사용될 수 있으며, 이하에서는 초음파 진단 장치용 트랜스듀서(100)를 예로 들어 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서(100)는 내부 유체 렌즈(110), 외부 유체 렌즈(130), 곡률 조절부(150) 및 압력 평형 장치(160)를 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소가 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 트랜스듀서(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 트랜스듀서(100)는 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서(100)의 렌즈부는 내부 유체 렌즈(110) 및 외부 유체 렌즈(130)를 포함할 수 있다. 렌즈부는 트랜스듀서(100)의 전방에 배치되어, 전방으로 진행하는 초음파 신호를 특정 지점에 집중시킨다.
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
도 1을 참조하면, 내부 유체 렌즈(110)는 형태 변형이 가능한 제1 렌즈 커버(115) 및 상기 제1 렌즈 커버(115)를 지지하는 플레이트(120)를 포함한다.
외부 유체 렌즈(130)는 내부 유체 렌즈(110)의 외부에 배치되며, 제2 렌즈 커버(135) 및 렌즈의 외관을 형성하는 케이스(140)를 포함한다. 곡률 조절부(150)는 플레이트(120)를 이동시켜 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 변화시킨다.
압력 평형 장치(160)는 내부 유체 렌즈 및 외부 유체 렌즈 간의 압력을 유지시킨다.
구체적으로, 내부 유체 렌즈(110)의 내부는 액체로 이루어질 수 있다. 내부 유체 렌즈(110)는 공기와의 접촉이 차단되도록(airtight) 액체를 둘러싸는 막을 포함할 수 있다.
다른 예로, 내부 유체 렌즈(110)의 내부는 압축 기체로 이루어질 수 있다. 이 경우에도, 내부 유체 렌즈(110)는 공기와의 접촉이 차단 되도록(airtight) 압축 기체를 둘러싸는 막을 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈 커버(115)는 변형 가능한 유연한 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 커버(115)는 유연막(flexible membrane) 또는 휨성이 있는 얇은 필름(flexible film)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈 커버(115)는 내부 유체 렌즈(110)에 압력이 가해짐에 따라, 제1 렌즈 커버(115)의 형태가 변형될 수 있다. 구체적으로, 제1 렌즈 커버(115)의 형태가 오목해지거나 볼록해질 수 있다.
또한, 제1 렌즈 커버(115)를 지지하는 플레이트(120)는 형상의 변화가 없는 경질의 판 구조물로, 내부 유체 렌즈(110)의 양 측면에 이격되어 제1 렌즈 커버(115)에 대해 수직 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 내부 유체 렌즈(110)의 양 측면에 이격되어 배치된 플레이트(120)는 곡률 조절부(150)의 제어에 따라 이동할 수 있다. 플레이트(120)가 이동함에 따라, 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 외부 유체 렌즈(130)는 내부 유체 렌즈(110)의 외부에 배치되며, 제2 렌즈 커버(135) 및 렌즈의 외관을 형성하는 케이스(140)를 포함한다. 구체적으로, 외부 유체 렌즈(130)의 내부는 액체로 이루어질 수 있다. 외부 유체 렌즈(130)는 공기와의 접촉이 차단되도록(airtight) 액체를 둘러싸는 막을 포함할 수 있다.
또한, 외부 유체 렌즈(130)의 내부는 압축 기체로 이루어질 수도 있다. 외부 유체 렌즈(130)는 공기와의 접촉이 차단되도록(airtight) 압축 기체를 둘러싸는 막을 포함할 수 있다.
또한, 제2 렌즈 커버(135) 및 렌즈의 외관을 형성하는 케이스(140)는 압력에 의한 형상 변화가 없도록 경질의 자재로 구현될 수 있다.
또한, 내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체의 양 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체의 양의 합은 항상 일정하게 유지될 수 있다. 또한, 내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체는 서로 섞이지 않도록 막에 의해 분리될 수 있다.
또한, 내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체는 서로 다른 음속을 가질 수 있다. 서로 다른 음속을 갖는 제1 유체 및 제2 유체 사이에 위치한 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 변화함에 따라, 트랜스듀서(100)의 초점 길이가 달라질 수 있다.
전술한 바와 같이, 곡률 조절부(150)는 플레이트(120)를 이동시켜 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 변화시킨다.
예를 들어, 곡률 조절부(150)는 링크(link) 기구, 솔레노이드(solenoid), 캠(cam), 리드 스크류(lead screw) 및 액츄에이터(actuator) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 곡률 조절부(150)는 내부 유체 렌즈(110) 후면에 위치할 수 있다.
또한, 곡률 조절부(150)는 트랜스듀서(100) 외부에 위치할 수도 있다.
곡률 조절부(150)의 조절에 의해 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 변화되는 형상은, 형태 변형이 가능한 제1 렌즈 커버(115)의 가운데 부분을 기준으로 대칭이 될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 변화되는 형상은 원호, 포물선, 타원의 일부, 쌍곡선의 일부 등의 형상을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 압력 평형 장치(160)는 내부 유체 렌즈 및 외부 유체 렌즈 간의 압력을 유지시킨다.
구체적으로, 압력 평형 장치(160)는 유체가 유동될 수 있는 제1 유로(162) 및 제2 유로(164)가 구비된 양방향 실린더를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유로(162)는 내부 유체 렌즈(110)와 연결되고, 제2 유로(164)는 외부 유체 렌즈(130)와 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 평형 장치(160)는 양방향 실린더를 포함하며, 양방향 실린더의 피스톤의 이동에 따라 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 변화시킬 수 있다. 즉, 압력 평형 장치(160)가 곡률 조절부(150)의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 이 경우, 압력 평형 장치(160)는 양방향 실린더를 구동시킬 수 있는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 트랜스듀서(100)는 초음파 신호를 송수신 및 차단하기 위한 전송부(170)를 포함할 수 있다. 전송부(170)는 이하에서 도 10을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 길이 변화를 도시한 예시도이다.
내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체는 서로 다른 음속을 갖는다.
도 2를 참조하면, 제1 렌즈 커버(115)는 오목부를 포함할 수 있다. 도 2의 (a)에 도시된 오목부의 곡률은 도 2의(b)에 도시된 오목부의 곡률보다 크다. 따라서, 도 2의 (a)의 초점 심도(Focal depth)(210)가 도 2의(b)의 초점 심도(220)보다 더 가까운 곳에 위치하게 된다. 즉, 전체적으로 트랜스듀서(100)의 초점 심도의 길이(230)가 도 2의 (a)의 초점 심도(210) 및 도 2의(b)의 초점 심도(220)를 합한 것으로 증가한 효과가 있다.
따라서, 트랜스듀서(100)의 초점 길이를 조절함에 따라 초점 심도(Focal depth)의 길이가 증가하고, 전체적인 해상도(Resolution)가 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 트랜스듀서(100)는 도 1에 도시된 트랜스듀서(100)와 동일 대응되므로, 도 1에서와 중복되는 설명은 생략한다.
도 3의 (a)를 참조하면, 압력 평형 장치(160)는 양방향 실린더(310) 및 피스톤(320)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 양방향 실린더(310)는 유체가 유동될 수 있는 제1 유로(162) 및 제2 유로(164) 를 포함하며, 제1 유로(162)는 내부 유체 렌즈(110)와 연결되고, 제2 유로(164)는 외부 유체 렌즈(130)와 연결될 수 있다.
피스톤(320)은 내부 유체 렌즈(110)의 압력 및 외부 유체 렌즈(130)의 압력을 유지시키기 위하여 이동할 수 있다. 내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체의 양 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체의 양의 합은 항상 일정하게 유지되며, 내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체는 서로 섞이지 않도록 막에 의해 분리될 수 있다. 플레이트(120)가 이동함에 따라, 내부 유체 렌즈(110) 내부의 제1 유체는 제1 유로(162)를 통해 실린더(310)로 유입될 수 있다. 이와 동시에, 제2 유체는 제2 유로(164)를 통해 실린더(310)로부터 외부 유체 렌즈(130)로 유출될 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 플레이트(120)는 곡률 조절부(150)의 제어에 따라 소정의 각도(381)만큼 이동할 수 있다.
구체적으로, 곡률 조절부(150)의 제어에 따라 플레이트(120)는 렌즈부 양 측면에 이격된 플레이트(120)들 사이의 간격이 좁아지거나 넓어지는 방향으로 이동할 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 플레이트(120)가 이동함에 따라, 내부 유체 렌즈(110)의 압력이 높아지고, 외부 유체 렌즈(130)의 압력이 낮아지도록 렌즈부에 힘이 가해질 수 있다. 제1 렌즈 커버(115)는 플레이트(120)가 제1 렌즈 커버(115)에 수평인 제1 방향으로 이동됨에 따라서, 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 휘어져서 곡률이 변경되는 필름 또는 유연막을 포함할 수 있다. 제1 렌즈 커버(115)는 플레이트(120)가 이동함에 따라 곡률이 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 커버(115)는 오목부를 포함하고, 오목부의 곡률은 곡률 조절부(150)의 제어에 의해 더 커질 수 있다.
구체적으로, 내부 유체 렌즈(110)의 압력이 높아져서 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 증가하면, 도 3의 (b)에 도시된 트랜스듀서(100)의 초점 길이가 도 3의 (a)에 도시된 트랜스듀서(100)의 초점 길이보다 짧아질 수 있다. 초점 길이가 변경되는 정도는 내부 유체 렌즈(110)의 제1 렌즈 커버(115)의 곡률 변화 및 제1 유체와 제2 유체의 음속에 기초하여 결정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
도 4의 (a)는 오목부를 포함하는 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 조절하여 초점 길이를 제어하는 것을 나타낸다.
도 4의 (a)를 참조하면, 제1 렌즈 커버(115)는 오목부(410)를 포함하며, 곡률 조절부(150)에 의해 플레이트(120)가 이동함에 따라 오목부의 곡률이 변경될 수 있다. 렌즈부 양측에 이격된 플레이트들(120)의 상단이 서로 멀어지는 방향으로 이동함에 따라, 오목부를 포함하는 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 작아질 수 있다.
또한, 플레이트들(120)이 움직임에 따라서, 내부 유체 렌즈(110)와 외부 유체 렌즈(130) 간의 압력이 변화될 수 있다. 따라서, 압력 평형 장치(160)의 피스톤(320)은 내부 유체 렌즈(110)의 압력 및 외부 유체 렌즈(130)의 압력을 유지시키기 위하여 이동할 수 있다. 외부 유체 렌즈(130) 내부의 제2 유체는 제2 유로(164)를 통해 실린더(310)로 유입될 수 있다. 이와 동시에, 제1 유체는 제1 유로(162)를 통해 실린더(310)로부터 내부 유체 렌즈(110)로 유출될 수 있다.
또한, 오목부를 포함하는 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 작아짐에 따라 초점 길이가 길어질 수 있다.
도 4의 (b)는 볼록부를 포함하는 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 조절하여 초점 길이를 제어하는 것을 나타낸다.
도 4의 (b)를 참조하면, 제1 렌즈 커버(115)는 볼록부(420)를 포함하며, 곡률 조절부(150)에 의해 플레이트(120)가 이동함에 따라 볼록부의 곡률이 변경될 수 있다. 렌즈부 양측에 이격된 플레이트들(120)의 상단이 서로 멀어지는 방향으로 이동함에 따라, 볼록부를 포함하는 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 작아질 수 있다.
또한, 플레이트들(120)이 이동함에 따라서, 내부 유체 렌즈(110)와 외부 유체 렌즈(130) 간의 압력이 변화될 수 있다. 압력 평형 장치(160)의 피스톤(320)은 내부 유체 렌즈(110)의 압력 및 외부 유체 렌즈(130)의 압력을 유지시키기 위하여 이동할 수 있다. 내부 유체 렌즈(110) 내부의 제1 유체는 제1 유로(162)를 통해 실린더(310)로 유입될 수 있다. 이와 동시에, 제2 유체는 제2 유로(164)를 통해 실린더(310)로부터 외부 유체 렌즈(130)로 유출될 수 있다.
또한, 볼록부를 포함하는 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 작아짐에 따라 초점 길이가 짧아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 렌즈 커버(115)의 형태는 플레이트(120)의 이동에 따라 오목부를 포함하는 형태에서 평평한 형태로, 다시 평평한 형태에서 볼록부를 포함하는 형태로 변경되거나, 마찬가지로 볼록부를 포함하는 형태에서 평평한 형태로, 다시 평평한 형태에서 오목부를 포함하는 형태로 변경될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 장치를 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
예를 들어, 따른 플레이트(120)는 피봇(pivot)에 의하여 고정된 고정점(510)을 포함할 수 있다. 곡률 조절부(150)는 플레이트(120)에 토크(torque)를 가하여 플레이트(120)를 고정점(510)을 축으로 하여 이동시킬 수 있다. 플레이트(120)가 이동함에 따라 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 변화될 수 있다.
또한, 플레이트(120)는, 제1 렌즈 커버(115)를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)를 포함할 수 있다. 곡률 조절부(150)는, 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530) 사이에 설치되는 링크 기구(555) 및 링크 기구(555)를 작동시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
링크 기구(555)는, 링크 플레이트(560), 일단이 제1 플레이트(520)에 연결되고, 다른 일단이 링크 플레이트(560)에 연결된 제1 링크(540), 및 일단이 제2 플레이트(530)에 연결되고, 다른 일단이 링크 플레이트(560)에 연결된 제2 링크(550)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부는 링크 플레이트(560)를 회전 구동시킬 수 있다.
구체적으로, 구동부에 의해 링크 플레이트(560)가 회전하면, 링크 플레이트(560)에 연결된 제1 링크(540) 및 제2 링크(550)는 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)를 밀거나 당기는 방향으로 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)에 힘을 가할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
구동부는 링크 플레이트(560)를 전자동으로 구동시키기 위한 모터(610)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 트랜스듀서(100)의 외측에 위치한 버튼(미도시)과 같은 조절 부재를 이용하여 모터(610)를 작동시킬 수 있다. 또한, 구동부는 모터(610)의 회전을 일정 속도로 제어하기 위한 감속기어(미도시)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 모터(610)의 구동력이 링크 플레이트(560)를 회전시킬 수 있다. 링크 플레이트(560)가 회전하면, 링크 플레이트(560)에 연결된 제1 링크(540) 및 제2 링크(550)는 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)를 밀거나 당기는 방향으로 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)에 힘을 가할 수 있다.
제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)가 이동함에 따라 제1 유체 및 제2 유체가 이동하여, 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 변화시킬 수 있다. 또한, 내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체가 압력 평형 장치(160)의 제1 유로(162) 및 제2 유로(164)를 통해 유입되거나 유출되어 내부 유체 렌즈(110)의 압력 및 외부 유체 렌즈(130)의 압력을 유지시킬 수 있다. 이처럼 플레이트(120)의 이동에 따라 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 변화시키는 과정은 링크 플레이트(560)가 수동으로 작동하는지 또는 자동으로 작동하는지 여부에 관계 없이 동일하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드를 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
예를 들어, 플레이트(120)는 피봇(pivot)에 의하여 고정된 고정점(510)을 포함할 수 있다. 곡률 조절부(150)는 플레이트(120)에 토크(torque)를 가하여 플레이트(120)를 고정점(510)을 축으로 하여 이동시킬 수 있다. 플레이트(120)가 이동함에 따라 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 변화될 수 있다.
또한, 플레이트(120)는, 제1 렌즈 커버(115)를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)를 포함할 수 있다. 곡률 조절부(150)는, 일단은 제1 플레이트(520)에 연결되고, 다른 일단은 제2 플레이트(530)에 연결되어, 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작하는 솔레노이드(710) 및 솔레노이드(710)를 작동시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
구동부는 솔레노이드(710)에 전원을 공급하는 전원 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 트랜스듀서(100) 외측에 위치한 버튼(미도시)과 같은 조절 부재를 이용하여 전원 장치(미도시)가 파워 온(power-on)되도록 조절하여, 솔레노이드(710)에 전류가 흐르게 할 수 있다. 솔레노이드(710)에 전원이 공급됨에 따라 구동부는 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)를 기계적으로 움직이게 할 수 있다.
구체적으로, 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)가 이동함에 따라 제1 유체 및 제2 유체가 이동하여, 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 변화시킬 수 있다. 또한, 내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체가 압력 평형 장치(160)의 제1 유로(162) 및 제2 유로(164)를 통해 유입되거나 유출되어 내부 유체 렌즈(110)의 압력 및 외부 유체 렌즈(130)의 압력을 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 트랜스듀서(100)의 초점 길이가 변경될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터를 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
예를 들어, 플레이트(120)는 피봇(pivot)에 의하여 고정된 고정점(510)을 포함할 수 있다. 곡률 조절부(150)는 플레이트(120)에 토크(torque)를 가하여 플레이트(120)를 고정점(510)을 축으로 하여 이동시킬 수 있다. 플레이트(120)가 이동함에 따라 제1 렌즈 커버(115)의 곡률이 변화될 수 있다.
또한, 플레이트(120)는, 제1 렌즈 커버(115)를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)를 포함할 수 있다. 곡률 조절부(150)는, 일단은 제1 플레이트(520)에 연결되고, 다른 일단은 제2 플레이트(530)에 연결되어, 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작하는 액추에이터(810) 및 액추에이터(810)를 작동시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터(810)는 전동식 액추에이터를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠을 이용한 내부 렌즈의 곡률 조절을 보여주는 예시도이다.
예를 들어, 플레이트(120)는, 제1 렌즈 커버(115)를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)를 포함할 수 있다. 곡률 조절부(150)는 캠(910), 스프링(920), 및 캠(910)을 작동시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 캠(910)은, 일단은 제1 플레이트(520)에 연결되고, 다른 일단은 제2 플레이트(530)에 연결되어, 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작할 수 있다.
또한, 스프링(920)은, 일단은 제1 플레이트(520)에 연결되고, 다른 일단은 제2 플레이트(530)에 연결되어, 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)에 대하여 수직한 방향으로 인력을 가하도록 동작할 수 있다.
또한, 구동부는, 캠(910)을 전자동으로 구동시키기 위한 모터(610)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 트랜스듀서(100)의 외측에 위치한 버튼(미도시)과 같은 조절 부재를 이용하여 모터(610)를 작동시킬 수 있다. 또한, 구동부는 모터(610)의 회전을 일정 속도로 제어하기 위한 감속기어(미도시)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 모터(610)의 구동력이 캠(910)을 회전시킬 수 있다. 캠(910)이 회전함에 따라, 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)는 제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)를 밀거나 당기는 방향으로 힘을 받을 수 있다.
제1 플레이트(520) 및 제2 플레이트(530)가 이동함에 따라 제1 유체 및 제2 유체가 이동하여, 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 변화시킬 수 있다. 또한, 내부 유체 렌즈(110)를 형성하는 제1 유체 및 외부 유체 렌즈(130)를 형성하는 제2 유체가 압력 평형 장치(160)의 제1 유로(162) 및 제2 유로(164)를 통해 유입되거나 유출되어 내부 유체 렌즈(110)의 압력 및 외부 유체 렌즈(130)의 압력을 유지시킬 수 있다. 이처럼 플레이트(120)의 이동에 따라 제1 렌즈 커버(115)의 곡률을 변화시키는 과정은 수동으로 작동하는지 또는 자동으로 작동하는지 여부에 관계 없이 동일하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서(100)의 상세 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서(100)는 내부 유체 렌즈(110), 외부 유체 렌즈(130), 곡률 조절부(150), 압력 평형 장치(160), 및 전송부(170)를 포함한다.
도 10을 참조하면, 전송부(170)는 정합층(1010), 압전체(1020) 및 흡음층(1030)을 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소가 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 트랜스듀서(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 트랜스듀서(100)는 구현될 수 있다.
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴보되, 전술한 중복되는 설명은 생략한다.
정합층(1010)은, 압전체(1020)의 전방에 배치되어, 압전체(1020)의 음향 임피던스와 피검사체의 음향 임피던스를 정합시켜 압전체(1020)에서 발생되는 초음파 신호가 피검사체로 전달되도록 할 수 있다. 압전체(1020)에서 발생되는 초음파 신호가 피검사체로 효율적으로 전달되도록 하기 위해, 정합층(1010)의 임피던스는 압전체(1020)의 음향 임피던스와 피검사체의 음향 임피던스의 평균값을 가지도록 구비될 수 있다.
구체적으로, 정합층(1010)은 유리 또는 수지 재질로 형성될 수 있다. 정합층(1010)은 음향 임피던스가 압전체(1020)로부터 피검사체를 향해 단계적으로 변화할 수 있도록 재질이 다른 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
압전체(1020)는, 흡음층(1030)의 전방에 배치되어 초음파를 발생시킬 수 있다. 압전체(1020)는 전기적 신호를 음향 신호인 초음파로 변환시켜 출력하고, 피검사체로부터 반사되어 돌아오는 초음파 반사 신호를 입력 받아 전기적 신호로 변환한다. 또한, 압전체(1020)는 공진 현상을 이용하여 자체적으로 초음파를 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 압전체(1020)는 지로콘산티탄산연(PZT)의 세라믹, 아연니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZNT 단결정, 마그네슘니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZMT 단결정, 마그네슘니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZMT 단결정 등으로 형성될 수 있다. 압전체(1020)의 양 측면에는 전극부(미도시)가 구비될 수 있으며, 전극부는 금, 은, 구리 등과 같은 고전도성 금속 또는 흑연으로 형성될 수 있다. 또한, 전극부로 소정 전압이 인가되면, 압전체(1020)에 공진 현상이 발생되어 초음파 신호가 생성될 수 있다.
흡음층(1030)은, 압전체(1020)의 후방에 배치되어, 압전체(1020)의 후방으로 초음파가 전달되는 것을 방지할 수 있다. 흡음층(1030)은 압전체(1020)의 자유 진동을 억제하여 초음파의 펄스폭을 감소시키며, 초음파가 불필요하게 압전체(1020)의 후방으로 전파되는 것을 차단시켜 영상 왜곡을 방지할 수 있다.
구체적으로, 흡음층(1030)과 압전체(1020)의 사이에는 PCB(printed circuit board)(미도시)가 위치할 수 있다. PCB는 전극부에서 발생하는 전기적 신호와 초음파 신호를 상호 변환시키기 위하여 구비될 수 있다. PCB는 흡음층(1030)과 압전체(1020)의 적층 방향에 대하여 수직 방향을 이루도록 배치될 수 있다. PCB는 인쇄회로기판 이외에, 연성인쇄회로기판(FPCB: flexible printed circuit board)과 같이 신호가 전기를 공급할 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 초음파 진단 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
초음파 진단 장치(1000)는 프로브(1150), 초음파 송수신부(1100), 영상 처리부(1200), 통신부(1300), 메모리(1400), 입력 디바이스(1500), 및 제어부(1600)를 포함할 수 있으며, 상술한 여러 구성들은 버스(1700)를 통해 서로 연결될 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는 카트형뿐만 아니라 휴대형으로도 구현될 수 있다. 휴대형 초음파 진단 장치의 예로는 팩스 뷰어(PACS viewer), 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등이 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
프로브(1150)는, 초음파 송수신부(1100)로부터 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체(1140)로 초음파 신호를 송출하고, 대상체(1140)로부터 반사된 에코 신호를 수신한다. 프로브(1150)는 복수의 트랜스듀서(100)를 포함하며, 복수의 트랜스듀서(100)는 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다. 또한, 프로브(1150)는 초음파 진단 장치(1000)의 본체와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 초음파 진단 장치(1000)는 구현 형태에 따라 복수 개의 프로브(1150)를 구비할 수 있다.
송신부(1110)는 프로브(1150)에 구동 신호를 공급하며, 펄스 생성부(1112), 송신 지연부(1114), 및 펄서(1116)를 포함한다. 펄스 생성부(1112)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스(pulse)를 생성하며, 송신 지연부(1114)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용한다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는, 프로브(1150)에 포함된 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 각각 대응된다. 펄서(1116)는, 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 프로브(1150)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가한다.
수신부(1120)는 프로브(1150)로부터 수신되는 에코 신호를 처리하여 초음파 데이터를 생성하며, 증폭기(1122), ADC(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter)(1124), 수신 지연부(1126), 및 합산부(1128)를 포함할 수 있다. 증폭기(1122)는 에코 신호를 각 채널(channel) 마다 증폭하며, ADC(1124)는 증폭된 에코 신호를 아날로그-디지털 변환한다. 수신 지연부(1126)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 에코 신호에 적용하고, 합산부(1128)는 수신 지연부(1166)에 의해 처리된 에코 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성한다. 한편, 수신부(1120)는 그 구현 형태에 따라 증폭기(1122)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 프로브(1150)의 감도가 향상되거나 ADC(1124)의 처리 비트(bit) 수가 향상되는 경우, 증폭기(1122)는 생략될 수도 있다.
영상 처리부(1200)는 초음파 송수신부(1100)에서 생성된 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성하고 디스플레이한다. 한편, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode)에서 대상체를 스캔하여 획득된 그레이 스케일(gray scale)의 영상뿐만 아니라, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체를 표현하는 도플러 영상을 포함할 수도 있다. 도플러 영상은, 혈액의 흐름을 나타내는 혈류 도플러 영상 (또는, 컬러 도플러 영상으로도 불림), 조직의 움직임을 나타내는 티슈 도플러 영상, 및 대상체의 이동 속도를 파형으로 표시하는 스펙트럴 도플러 영상을 포함할 수 있다.
B 모드 처리부(1212)는, 초음파 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(1220)는, B 모드 처리부(1212)에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.
마찬가지로, 도플러 처리부(1214)는, 초음파 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(1220)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 의한 영상 생성부(1220)는, 볼륨 데이터에 대한 볼륨 렌더링 과정을 거쳐 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있으며, 압력에 따른 대상체(1140)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상을 생성할 수도 있다. 나아가, 영상 생성부(1220)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다. 한편, 생성된 초음파 영상은 메모리(1400)에 저장될 수 있다.
디스플레이부(1230)는 생성된 초음파 영상을 표시 출력한다. 디스플레이부(1230)는, 초음파 영상뿐 아니라 초음파 진단 장치(1000)에서 처리되는 다양한 정보를 GUI(Graphic User Interface)를 통해 화면 상에 표시 출력할 수 있다. 한편, 초음파 진단 장치(1000)는 구현 형태에 따라 둘 이상의 디스플레이부(1230)를 포함할 수 있다.
통신부(1300)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(1130)와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신한다. 통신부(1300)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 통신부(1300)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.
통신부(1300)는 네트워크(1130)를 통해 대상체(1140)의 초음파 영상, 초음파 데이터, 도플러 데이터 등 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치에서 촬영한 의료 영상 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(1300)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체(1140)의 진단에 활용할 수도 있다. 나아가, 통신부(1300)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 환자의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
통신부(1300)는 유선 또는 무선으로 네트워크(1130)와 연결되어 서버(1132), 의료 장치(1134), 또는 휴대용 단말(1136)과 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(1300)는 외부 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(1310), 유선 통신 모듈(1320), 및 이동 통신 모듈(1330)을 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈(1310)은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈을 의미한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유선 통신 모듈(1320)은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 위한 모듈을 의미하며, 일 실시 예에 의한 유선 통신 기술에는 페어 케이블(pair cable), 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이더넷(ethernet) 케이블 등이 포함될 수 있다.
이동 통신 모듈(1330)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
메모리(1400)는 초음파 진단 장치(1000)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장한다. 예를 들어, 메모리(1400)는 입/출력되는 초음파 데이터, 초음파 영상 등 대상체의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 초음파 진단 장치(1000) 내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.
메모리(1400)는 플래시 메모리, 하드디스크, EEPROM 등 여러 가지 종류의 저장매체로 구현될 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(1000)는 웹 상에서 메모리(1400)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
입력 디바이스(1500)는, 사용자로부터 초음파 진단 장치(1000)를 제어하기 위한 데이터를 입력받는 수단을 의미한다. 입력 디바이스(1500)는 키 패드, 마우스, 터치 패널, 터치 스크린, 트랙볼, 조그 스위치 등 하드웨어 구성을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 심전도 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 음성 인식 센서, 제스쳐 인식 센서, 지문 인식 센서, 홍채 인식 센서, 깊이 센서, 거리 센서 등 다양한 입력 수단을 더 포함할 수 있다.
제어부(1600)는 초음파 진단 장치(1000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 즉, 제어부(1600)는 도 1에 도시된 프로브(1150), 초음파 송수신부(1100), 영상 처리부(1200), 통신부(1300), 메모리(1400), 및 입력 디바이스(1500) 간의 동작을 제어할 수 있다.
프로브(1150), 초음파 송수신부(1100), 영상 처리부(1200), 통신부(1300), 메모리(1400), 입력 디바이스(1500) 및 제어부(1600) 중 일부 또는 전부는 소프트웨어 모듈에 의해 동작할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 상술한 구성 중 일부가 하드웨어에 의해 동작할 수도 있다. 또한, 초음파 송수신부(1100), 영상 처리부(1200), 및 통신부(1300) 중 적어도 일부는 제어부(1600)에 포함될 수 있으나, 이러한 구현 형태에 제한되지는 않는다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 트랜스듀서 110: 내부 유체 렌즈
115: 제1 렌즈 커버 120: 플레이트
130: 외부 유체 렌즈 135: 제2 렌즈 커버
140: 케이스 150: 곡률 조절부
160: 압력 평형 장치 162: 제1 유로
164: 제2 유로 310: 실린더
320: 피스톤 510: 고정점
520: 제1 플레이트 530: 제2 플레이트
540: 제1 링크 550: 제2 링크
555: 링크 기구 560: 링크 플레이트
610: 모터 710: 솔레노이드
810: 액추에이터 910: 캠
920: 스프링 1010: 정합층
1020: 압전체 1030: 흡음층

Claims (16)

  1. 형태 변형이 가능한 제1 렌즈 커버 및 상기 제1 렌즈 커버를 지지하는 플레이트를 포함하는 내부 유체 렌즈;
    상기 내부 유체 렌즈의 외부에 배치되며, 제2 렌즈 커버 및 렌즈의 외관을 형성하는 케이스를 포함하는 외부 유체 렌즈;
    상기 플레이트를 이동시켜 상기 제1 렌즈 커버의 곡률을 변화시키는 곡률 조절부; 및
    상기 내부 유체 렌즈 및 상기 외부 유체 렌즈 간의 압력을 유지시키기 위한 압력 평형 장치를 포함하고,
    상기 플레이트는, 피봇(pivot)에 의하여 고정된 고정점을 포함하며,
    상기 곡률 조절부는, 상기 플레이트에 토크를 가하여 상기 플레이트를 상기 고정점을 축으로 하여 이동시킴으로써 상기 제1 렌즈 커버의 곡률을 변화시키는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는
    상기 곡률 조절부의 제어에 따라 소정의 각도만큼 이동하고,
    상기 제1 렌즈 커버는 상기 플레이트가 소정의 각도만큼 이동함에 따라 곡률이 변경되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 커버는
    상기 플레이트가 상기 제1 렌즈 커버에 수평인 제1 방향으로 이동됨에 따라서, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 휘어져서 곡률이 변경되는 필름 또는 유연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 커버는
    오목부를 포함하며, 상기 곡률 조절부에 의해 상기 플레이트가 이동함에 따라 상기 오목부의 곡률이 변경되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 커버는
    볼록부를 포함하며, 상기 곡률 조절부에 의해 상기 플레이트가 이동함에 따라 상기 볼록부의 곡률이 변경되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내부 유체 렌즈를 형성하는 제1 유체 및 상기 외부 유체 렌즈를 형성하는 제2 유체는 서로 다른 음속을 갖는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 곡률 조절부는
    링크 기구, 솔레노이드(solenoid), 캠(cam), 리드 스크류(lead screw) 및 액츄에이터(actuator) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  9. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는,
    상기 제1 렌즈 커버를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고,
    상기 곡률 조절부는,
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 사이에 설치되는 링크 기구; 및
    상기 링크 기구를 작동시키는 구동부를 포함하며,
    상기 링크 기구는, 링크 플레이트, 일단이 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단이 상기 링크 플레이트에 연결된 제1 링크, 및 일단이 상기 제2 플레이트에 연결되고, 다른 일단이 상기 링크 플레이트에 연결된 제2 링크를 포함하고,
    상기 구동부는, 상기 링크 플레이트를 회전 구동시키는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  10. 제9항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 링크 플레이트를 전자동으로 구동시키기 위한 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  11. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는,
    상기 제1 렌즈 커버를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고,
    상기 곡률 조절부는,
    일단은 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단은 상기 제2 플레이트에 연결되어, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작하는 솔레노이드; 및
    상기 솔레노이드를 작동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  12. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는,
    상기 제1 렌즈 커버를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고,
    상기 곡률 조절부는,
    일단은 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단은 상기 제2 플레이트에 연결되어, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작하는 액추에이터(actuator); 및
    상기 액추에이터(actuator)를 작동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  13. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는,
    상기 제1 렌즈 커버를 지지하도록 양측에 이격되어 배치된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고,
    상기 곡률 조절부는,
    일단은 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단은 상기 제2 플레이트에 연결되어, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 대하여 수직한 방향으로 힘을 가하도록 동작하는 캠(cam);
    일단은 상기 제1 플레이트에 연결되고, 다른 일단은 상기 제2 플레이트에 연결되어, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 대하여 수직한 방향으로 인력을 가하도록 동작하는 스프링(spring); 및
    상기 캠을 작동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  14. 제1항에 있어서, 상기 압력 평형 장치는
    유체가 유동될 수 있는 제1 유로 및 제2 유로가 구비된 양방향 실린더를 포함하며,
    상기 제1 유로는 상기 내부 유체 렌즈와 연결되고, 상기 제2 유로는 상기 외부 유체 렌즈와 연결된 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  15. 제14항에 있어서, 상기 곡률 조절부는
    상기 양방향 실린더를 포함하며, 상기 양방향 실린더의 피스톤의 이동에 따라 상기 제1 렌즈 커버의 곡률을 변화시키는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
  16. 제1항에 있어서,
    초음파를 발생시키는 압전체;
    상기 압전체의 후방으로 초음파가 전달되는 것을 방지하기 위한 흡음층;
    상기 압전체의 음향 임피던스와 피검사체의 음향 임피던스를 정합시켜 상기 압전체에서 발생되는 초음파 신호가 상기 피검사체로 전달되도록 하는 정합층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.

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