KR20160084255A - Ultrasound Probe and Manufacturing Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파를 이용하여 대상체 내부의 영상을 생성하기 위한 초음파 프로브에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an ultrasonic probe for generating an image inside a target object by using ultrasonic waves.
초음파 진단장치는 대상체의 체표로부터 체내의 타겟 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호(초음파 에코신호)의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻는 장치이다.The ultrasound diagnostic apparatus irradiates an ultrasound signal from a body surface of a target object toward a target portion in the body and obtains an image related to a tomography or blood flow of the soft tissue using information of the reflected ultrasound signal (ultrasound echo signal) .
초음파 진단장치는 X선 진단장치, X선 CT스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI(Magnetic Resonance Image), 핵의학 진단장치 등의 다른 영상진단장치와 비교할 때, 소형이고 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, 방사선 등의 피폭이 없어 안전성이 높은 장점이 있으므로, 심장, 복부, 비뇨기 및 산부인과 진단을 위해 널리 이용되고 있다.The ultrasonic diagnostic apparatuses are small, inexpensive, real-time displayable, and inexpensive, as compared with other imaging apparatuses such as X-ray diagnostic apparatuses, X-ray CT scanners, MRI (Magnetic Resonance Images) , Radiation and radiation exposure because it has a high safety advantage, is widely used for diagnosis of heart, abdomen, urinary and obstetrics.
초음파 영상장치는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사되어 온 초음파 에코신호를 수신하기 위한 초음파 프로브와 초음파 프로브에서 수신한 초음파 에코신호를 이용하여 대상체 내부의 영상을 생성하는 본체를 포함한다.An ultrasound imaging apparatus transmits an ultrasound signal to a target object to obtain an ultrasound image of the target object, an ultrasound probe for receiving the ultrasound echo signal reflected from the target object, and an ultrasound echo signal received from the ultrasound probe, And the like.
본 발명의 일 측면은, 보니트리드(Bornitrid) 또는 그라판(Graphan)을 이용하여 제조되는 초음파 프로브 및 그 제조방법을 제공한다. One aspect of the present invention provides an ultrasonic probe manufactured using Bornitrid or Graphan and a method of manufacturing the same.
일 실시예에 따른 초음파 프로브는 정합층; 상기 정합층의 후면에 마련되는 트랜스듀서층; 및 상기 트랜스듀서층의 후면에 마련되는 흡음층;을 포함하고, 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되고, 상기 정합층의 전면, 상기 정합층과 상기 트랜스듀서층의 사이, 상기 트랜스듀서층과 상기 흡음층의 사이, 상기 흡음층의 후면 및 상기 정합층, 트랜스듀서층, 흡음층의 측면 중 적어도 하나에 마련되는 적어도 하나의 시트(sheet)를 더 포함한다.The ultrasonic probe according to an embodiment includes a matching layer; A transducer layer provided on a rear surface of the matching layer; And a sound absorbing layer provided on a rear surface of the transducer layer, the transducer layer being formed of any one of a Bonnitride or a GRP plate, wherein the front surface of the matching layer, between the matching layer and the transducer layer, And at least one sheet provided on at least one of the rear surface of the sound-absorbing layer and the side surface of the matching layer, the transducer layer, and the sound-absorbing layer.
또한, 상기 적어도 하나의 시트에 연결되는 신호라인을 더 포함하고, 상기 초음파 프로브의 발열정도를 확인할 수 있도록 상기 신호라인은 상기 시트에서 감지한 열을 상기 초음파 프로브의 후단(backend)으로 전송할 수 있다.The signal line may transmit the heat sensed by the sheet to a backend of the ultrasonic probe so that the signal line may be connected to the at least one sheet so as to confirm the degree of heat generation of the ultrasonic probe .
또한, 상기 흡음층 및 정합층 중 적어도 하나는 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, at least one of the sound-absorbing layer and the matching layer may include any one of a Bonnitride or a GRAPHAN.
또한, 상기 흡음층은 그 내부에 상기 트랜스듀서층과 전기적으로 연결되도록 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성된 적어도 하나의 시트를 포함할 수 있다.In addition, the sound-absorbing layer may include at least one sheet formed of either a nitride or a graphite sheet so as to be electrically connected to the transducer layer.
또한, 상기 흡음층의 후면에 마련되고 상기 초음파 프로브에서 발생한 열을 외부로 배출하는 히트싱크를 더 포함할 수 있다.The heat sink may further include a heat sink provided on a rear surface of the sound-absorbing layer and discharging heat generated from the ultrasonic probe to the outside.
또한, 상기 적어도 하나의 시트는 상기 히트싱크와 열적으로 접촉되도록 상기 히트싱크까지 연장되고, 흡수한 열을 상기 히트싱크로 전달할 수 있다.The at least one sheet may extend to the heat sink so as to be in thermal contact with the heat sink, and may transfer the absorbed heat to the heat sink.
또한, 상기 적어도 하나의 시트에서 흡수한 열을 상기 히트싱크로 전달하도록 상기 적어도 하나의 시트와 상기 히트싱크를 열적으로 연결하는 적어도 하나의 방열판을 더 포함할 수 있다.The heat sink may further include at least one heat sink for thermally connecting the at least one sheet and the heat sink to transfer the heat absorbed by the at least one sheet to the heat sink.
또한, 상기 방열판은 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Also, the heat sink may include any one of a Bonnitride or a GRAPHAN.
또한, 상기 정합층의 전면에 마련되는 보호층을 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a protective layer provided on the front surface of the matching layer.
또한, 상기 보호층은 RF shield 또는 Chemicl shield를 포함하고, 상기 보호층은 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성될 수 있다.In addition, the protective layer may include an RF shield or a chemiluminescent shield, and the protective layer may be formed of either a nitride or a graphite.
또한, 상기 정합층의 전면에 마련되는 음향렌즈를 더 포함할 수 있다.Further, it may further comprise an acoustic lens provided on the front surface of the matching layer.
또한, 상기 시트는 상기 음향렌즈의 전면 및 상기 음향렌즈와 상기 정합층 사이 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.The sheet may be provided on at least one of a front surface of the acoustic lens and a space between the acoustic lens and the matching layer.
또한, 상기 음향렌즈는 상기 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the acoustic lens may include any one of the Bonitrid or the GRAPHAN.
일 실시예에 따른 초음파 프로브의 제조방법은 흡음층을 마련하고; 상기 흡음층의 전면에 트랜스듀서층을 마련하고; 상기 트랜스듀서층의 전면에 정합층을 마련하는 것;을 포함하고, 상기 정합층의 전면, 상기 정합층과 상기 트랜스듀서층 사이, 상기 트랜스듀서층과 상기 흡음층 사이, 상기 흡음층의 후면 및 상기 정합층, 트랜스듀서층, 흡음층의 측면 중 적어도 하나의 위치에 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되는 적어도 하나의 시트를 마련하는 것을 더 포함한다.A method of manufacturing an ultrasonic probe according to an embodiment includes: providing a sound-absorbing layer; A transducer layer is provided on the entire surface of the sound-absorbing layer; And a matching layer provided on the entire surface of the transducer layer, wherein the surface of the matching layer, between the matching layer and the transducer layer, between the transducer layer and the sound-absorbing layer, Further comprising providing at least one sheet formed of at least one of a Bonnertrade or a graphene on at least one of side surfaces of the matching layer, the transducer layer, and the sound-absorbing layer.
또한, 상기 적어도 하나의 시트에 연결되는 신호라인을 형성하는 것;을 더 포함하고, 상기 신호라인은 상기 초음파 프로브의 발열정도를 확인할 수 있도록 상기 시트에서 감지한 열을 상기 초음파 프로브의 후단으로 전송할 수 있다.And forming a signal line connected to the at least one sheet, wherein the signal line transmits heat sensed by the sheet to the rear end of the ultrasonic probe so as to confirm the degree of heat generation of the ultrasonic probe .
또한, 상기 흡음층 및 정합층 중 적어도 하나는 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, at least one of the sound-absorbing layer and the matching layer may include any one of a Bonnitride or a GRAPHAN.
또한, 상기 초음파 프로브에서 발생한 열을 외부로 배출하는 히트싱크를 상기 흡음층의 후면에 마련하는 것;을 더 포함할 수 있다.The ultrasonic probe may further include a heat sink provided on a rear surface of the sound-absorbing layer to discharge heat generated in the ultrasonic probe to the outside.
또한, 상기 적어도 하나의 시트는 상기 히트싱크와 열적으로 접촉하기 위해 상기 히트싱크까지 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 적어도 하나의 시트는 흡수한 열을 상기 히트싱크로 전달할 수 있다.The at least one sheet may extend to the heat sink for thermal contact with the heat sink, and the at least one sheet may transmit the absorbed heat to the heat sink.
또한, 상기 적어도 하나의 시트에서 흡수한 열을 상기 히트싱크로 전달하도록 상기 적어도 하나의 시트와 상기 히트싱크를 열적으로 연결하는 적어도 하나의 방열판을 마련하는 것;을 더 포함할 수 있다.The method may further include providing at least one heat sink for thermally connecting the at least one sheet and the heat sink to transfer the heat absorbed by the at least one sheet to the heat sink.
또한, 상기 방열판은 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Also, the heat sink may include any one of a Bonnitride or a GRAPHAN.
또한, 상기 정합층의 전면에 보호층을 마련하는 것;을 더 포함할 수 있다.The method may further include providing a protective layer on the entire surface of the matching layer.
또한, 상기 보호층은 RF shield 또는 Chemicl shield를 포함하고, 상기 보호층은 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성될 수 있다.In addition, the protective layer may include an RF shield or a chemiluminescent shield, and the protective layer may be formed of either a nitride or a graphite.
또한, 상기 정합층의 전면에 음향렌즈를 마련하는 것;을 더 포함할 수 있다.The method may further include providing an acoustic lens on the entire surface of the matching layer.
또한, 상기 시트를 마련하는 것은, 상기 음향렌즈의 전면 및 상기 음향렌즈와 상기 정합층 사이 중 적어도 하나에 상기 시트를 마련하는 것을 포함할 수 있다.The providing of the sheet may include providing the sheet on at least one of the front surface of the acoustical lens and the acoustic lens and the matching layer.
또한, 상기 음향렌즈는 상기 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the acoustic lens may include any one of the Bonitrid or the GRAPHAN.
또한, 하우징의 내측면에, 초음파 프로브에서 발생하는 열을 외부로 방출하거나 트랜스듀서층에 전기적 신호를 전달하는 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되는 시트를 마련하는 것;을 더 포함할 수 있다.The method may further include providing a sheet formed on one of the inner surface of the housing and the outer surface of the inner surface of the housing to discharge heat generated from the ultrasonic probe to the outside or to transmit an electrical signal to the transducer layer. have.
일 실시예에 따른 초음파 진단장치는, 정합층과, 상기 정합층의 후면에 마련되는 트랜스듀서층과, 상기 트랜스듀서층의 후면에 마련되는 흡음층과, 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되고 상기 정합층의 전면, 상기 정합층과 상기 트랜스듀서층의 사이, 상기 트랜스듀서층과 상기 흡음층의 사이, 상기 흡음층의 후면 및 상기 정합층, 트랜스듀서층, 흡음층의 측면 중 적어도 하나에 마련되는 적어도 하나의 시트(sheet)와, 상기 시트에 연결되어 상기 시트에서 흡수한 열과 관련된 정보를 전송하는 신호라인을 포함하는 초음파 프로브; 초음파를 발생시키기 위한 신호를 상기 초음파 프로브로 출력하는 신호출력부; 및 상기 신호라인에서 전송되는 정보에 기초하여 상기 초음파 프로브의 발열정도를 확인하고 그에 따라 상기 초음파 프로브에서 출력되는 초음파의 파워를 조절하기 위해 상기 신호출력부를 제어하는 제어부;를 포함한다.The ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention includes a matching layer, a transducer layer provided on a rear surface of the matching layer, a sound-absorbing layer provided on a rear surface of the transducer layer, At least one of a front surface of the matching layer, a space between the matching layer and the transducer layer, a space between the transducer layer and the sound-absorbing layer, a rear surface of the sound-absorbing layer, and a side surface of the matching layer, the transducer layer, And a signal line connected to the sheet and transmitting information related to the heat absorbed by the sheet, the ultrasonic probe comprising: A signal output unit for outputting a signal for generating an ultrasonic wave to the ultrasonic probe; And a control unit for checking the degree of heat generation of the ultrasonic probe based on the information transmitted from the signal line and controlling the signal output unit to adjust the power of the ultrasonic wave output from the ultrasonic probe.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프로브의 발열상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the heating state of the probe can be monitored in real time.
또한, 보니트리드 또는 그라판을 이용하여 초음파 프로브에서 발생하는 열을 외부로 방출함으로써 발열문제를 해소할 수 있다.In addition, the heat generated by the ultrasonic probe can be discharged to the outside by using the Bonitrid or the Grapan, thereby solving the heat generation problem.
또한, 발열문제를 해소함으로써 초음파 프로브의 어쿠스틱 파워를 증가시킬 수 있다.Further, by solving the heat generation problem, the acoustic power of the ultrasonic probe can be increased.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 보호층의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 제조방법을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the structure of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a structure of a protective layer of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are views showing the structure of an ultrasonic probe according to another embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating a method of manufacturing an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 보호층의 구조를 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a view illustrating a structure of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a structure of a protective layer of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브는 트랜스듀서층(20)과, 트랜스듀서층(20)의 전면에 마련되는 정합층(10)과, 정합층(10)의 전면에 설치되는 보호층(30)과, 보호층(30)의 전면에 마련되는 음향렌즈(9)와, 트랜스듀서층(20)의 후면에 설치되는 흡음층(40)과, 흡음층(40)의 후면에 마련되는 히트싱크(50)를 포함한다. 1, an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention includes a
트랜스듀서의 일 실시예로는 자성체의 자왜효과를 이용하는 자왜 초음파 트랜스듀서(Magnetostrictive Ultrasound Transducer)나, 미세 가공된 수백 또는 수천 개의 박막의 진동을 이용하여 초음파를 송수신하는 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)나, 압전물질의 압전효과를 이용한 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer)가 사용될 수 있다. 이하부터는 압전 초음파 트랜스듀서를 트랜스듀서의 일 실시예로 하여 설명한다.One embodiment of the transducer includes a magnetostrictive ultrasound transducer that utilizes the magnetostrictive effect of a magnetic material or a capacitive microfabricated ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves using vibration of several hundreds or thousands of microfabricated thin films (Capacitive micromachined ultrasonic transducer), or a piezoelectric ultrasonic transducer using the piezoelectric effect of a piezoelectric material. Hereinafter, a piezoelectric ultrasonic transducer will be described as an embodiment of a transducer.
소정의 물질에 기계적인 압력이 가해지면 전압이 발생하고, 전압이 인가되면 기계적인 변형이 일어나는 효과를 압전효과 및 역압전효과라 하고, 이런 효과를 가지는 물질을 압전물질이라고 한다.When mechanical pressure is applied to a given material, a voltage is generated. When a voltage is applied, the effect of mechanical deformation is called a piezoelectric effect and a reverse piezoelectric effect. A substance having such an effect is called a piezoelectric material.
즉, 압전물질은 전기 에너지를 기계적인 진동 에너지로, 기계적인 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 물질이다.That is, a piezoelectric material is a material that converts electrical energy into mechanical vibration energy, and mechanical vibration energy into electrical energy.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브는 전기적 신호가 인가되면 이를 기계적인 진동으로 변환하여 초음파를 발생시키는 압전물질로 이루어진 트랜스듀서층(20)을 포함한다. The ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention includes a
트랜스듀서층(20)을 구성하는 압전물질은 지르콘산티탄산연(PZT)의 세라믹, 마그네슘니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZMT단결정 또는 아연니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZNT단결정 등을 포함할 수 있다.The piezoelectric material constituting the
또한, 트랜스듀서층(20)은 단층구조 또는 다층의 적층구조로 배열될 수도 있다.Further, the
일반적으로 적층구조의 트랜스듀서층(20)은 임피던스와 전압을 조절하기가 보다 용이하여 좋은 감도와 에너지 변환 효율 그리고 부드러운 스펙트럼을 얻을 수 있는 장점이 있다. Generally, the
또한, 트랜스듀서층(20)의 전 후면에는 전기적 신호가 인가될 수 있는 전극이 형성될 수 있다. 전 후면에 전극이 형성될 경우, 전 후면에 형성된 전극 중 어느 하나는 접지전극이고 나머지 하나는 신호전극일 수 있다. 후술할 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S1, S2, S11, S21, S41, S51)가 전극의 기능을 수행할 수도 있다. 자세한 내용은 후술한다. In addition, an electrode to which an electrical signal can be applied may be formed on the front and rear surfaces of the
정합층(10)은 트랜스듀서층(20)의 전면에 설치된다. 정합층(10)은 트랜스듀서층(20)과 대상체의 음향 임피던스 차이를 감소시켜 트랜스듀서층(20)과 대상체의 음향 임피던스를 정합시킴으로써 트랜스듀서층(20)에서 발생된 초음파가 대상체로 효율적으로 전달되도록 한다. The
이를 위해, 정합층(10)은 트랜스듀서층(20)의 음향 임피던스와 대상체의 음향 임피던스의 중간값을 가지도록 구비될 수 있다.To this end, the
정합층(10)은 유리 또는 수지 재질로 형성될 수 있고, 보니트리드 또는 그라판으로 형성될 수도 있다. 또는 정합층(10)은 유리나 수지와 같은 기존의 정합층(10)을 형성하는 물질과 보니트리드 또는 그라판의 파우더를 혼합한 물질로 형성될 수도 있다. 정합층(10)이 보니트리드 또는 그라판을 포함하는 경우, 정합층(10)은 전기적 신호의 연결에 사용될 수 있다. The
또한, 음향 임피던스가 트랜스듀서층(20)으로부터 대상체를 향해 단계적으로 변화할 수 있도록 복수의 정합층(10)으로 구성될 수 있고, 복수의 정합층(10)의 재질이 서로 다르도록 구성될 수 있다.It is also possible to constitute the plurality of matching
트랜스듀서층(20)과 정합층(10)은 다이싱(dicing) 공정에 의해 매트릭스 형태의 2차원 어레이 형태로 가공될 수 있고, 1차원 어레이 형태로 가공될 수도 있다.The
보호층(30)은 정합층(10)의 전면에 설치될 수 있다. 보호층(30)은 트랜스듀서층(20)에서 발생할 수 있는 고주파 성분의 외부 유출을 방지하고 외부의 고주파 신호의 유입을 차단할 수 있는 RF Shield(31)를 포함할 수 있다. The
또한, 보호층(30)은 내습성 및 내화학성을 가지는 필름의 표면에 전도성 물질을 코팅하거나 증착함으로써, 물과 소독 등에 사용되는 약품으로부터 내부 부품을 보호할 수 있는 Chemical Shield(31)를 포함할 수 있다.In addition, the
보호층(30)은 시트 또는 필름형태로 만들어진 보니트리드 또는 그라판(S32)과 전술한 RF Shield 또는 Chemical Shield(31)가 결합된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 것처럼, 베이스가 되는 필름(33)에 시트 또는 필름형태로 만들어진 보니트리드 또는 그라판(S32)을 형성하고, 보니트리드 또는 그라판에 RF Shield 또는 Chemical Shield(31)를 형성하여 보호층(30)을 형성할 수 있다. 시트 또는 필름형태로 만들어진 보니트리드 또는 그라판을 포함하는 보호층은 전기적 신호를 연결하는 수단으로 활용될 수도 있다. The
음향렌즈(9)는 보호층(30)의 전면에 설치될 수 있다. 렌즈는 초음파를 집속시키기 위해 초음파의 방사방향으로 볼록한 형태를 가질 수 있고, 음속이 인체보다 느린 경우에는 오목한 형태로 구현할 수도 있다. 음향렌즈(9)는 렌즈 물질과 보니트리드 또는 그라판의 파우더를 혼합한 물질로 형성될 수 있다.The
흡음층(40)은 트랜스듀서층(20)의 후면에 설치되고, 트랜스듀서층(20)에서 발생하여 후방으로 진행하는 초음파를 흡수함으로써 초음파가 전방으로 반사되는 것을 차단한다. 따라서, 영상의 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The sound-absorbing
흡음층(40)은 초음파의 감쇠 또는 차단효과를 향상시키기 위해 복수의 층으로 제작될 수 있다. 흡음층(40)은 또한, 보니트리드 또는 그라판으로 형성될 수 있다. 흡음층(40)을 보니트리드 또는 그라판으로 형성하여, 트랜스듀서층(20)에서 발생하는 열을 효율적으로 흡수하여 히트싱크(50)로 전달할 수 있다.The sound-absorbing
트랜스듀서층(20)과 접촉하는 흡음층(40)의 전면에는 압전체(20)에 전기적 신호를 인가하기 위한 전극이 형성될 수 있다. 후술할 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)가 전극의 기능을 수행할 수도 있다. 자세한 내용은 후술한다. An electrode for applying an electrical signal to the
흡음층(40)의 후면에 마련되는 히트싱크(50)는 열을 분산할 수 있도록 알루미늄 같은 금속으로 형성된 판 형상의 다수의 핀(fin)을 포함한다. 도면에는 도시되지 않았으나, 방열성능의 추가적인 향상을 위해 히트싱크(50)의 핀으로 분산된 열을 외부로 방출시키는 방열팬이 방열부에 인접하게 마련될 수도 있다. 히트싱크(50) 또한 보니트리드 또는 그라판을 이용하여 제작될 수 있다. 예를 들면, 히트싱크(50)는 알루미늄이나 구리와 같은 물질과 보니트리드 또는 그라판의 파우더를 혼합한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 흡음층의 내부에 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트가 삽입될 수 있고, 이렇게 삽입된 시트는 트랜스듀서 어레이를 구성하는 각각의 엘리먼트와 전기적으로 연결되도록 마련될 수 있다. 즉, 흡음층 내부에 삽입된 시트를 통해 전기적 신호가 트랜스듀서 어레이로 전달될 수도 있다. The
초음파 프로브는 전술한 초음파 프로브를 구성하는 음향렌즈(9), 정합층(10), 트랜스듀서층(20), 흡음층(40)의 사이에 마련되는 시트(S)를 포함한다. 상기 시트(S)는 보니트리드 또는 그라판으로 형성된다. 보다 구체적으로, 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)는 음향렌즈(9)의 전후면, 정합층(10)의 전면, 정합층(10)과 트랜스듀서층(20) 사이, 트랜스듀서층(20)과 흡음층(40) 사이, 또는 흡음층(40)의 후면 중 적어도 하나에 마련될 수 있다. 또는 흡음층, 트랜스듀서층 및 정합층의 측면에도 시트(S)가 마련될 수도 있다. 도 1에는 음향렌즈(9)의 전후면, 정합층(10)의 전면, 정합층(10)과 트랜스듀서층(20) 사이, 트랜스듀서층(20)과 흡음층(40) 사이, 또는 흡음층(40)의 후면에 전부 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)가 설치되어 있는 구조가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 설치위치 적어도 하나에 설치될 수도 있다. 그리고 전술한 것처럼, 보호층(30)은 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S32)를 포함할 수 있고, 음향렌즈(9), 정합층(10), 흡음층(40)은 보니트리드 또는 그라판을 포함하는 물질로 형성될 수 있다.The ultrasonic probe includes a sheet S provided between the
보니트리드(Bornitrid)와 그라판(Grafan)은 그래핀(Graphene)과 특성은 유사하면서도 두께가 훨씬 얇은 초박막 2차원 물질이다. 보니트리드는 대략 2.2g/cm3의 낮은 밀도와 높은 열전도성 및 전기전도성을 갖는다. 또한 우수한 산화 안정성과 내화학성을 가지며, 낮은 마찰계수를 가지므로 그 가공성이 우수하다. 그라판은 다이아몬드보다 2배 이상 우수한 열전도성과 구리보다 100배 우수한 전기전도성을 가지며 단결정 실리콘보다 100이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다고 알려져 있다. 또한, 빛을 98%이상 투과시킬 수 있을 만큼 투명하다고 알려져 있다.Bornitrid and Grafan are ultra-thin two-dimensional materials with similar characteristics to Graphene but much thinner. Bonitrid has a low density of approximately 2.2 g / cm < 3 > and high thermal conductivity and electrical conductivity. Also, it has excellent oxidation stability and chemical resistance, and has a low coefficient of friction, so that the processability is excellent. It is known that graphene has more than twice the thermal conductivity of diamond and 100 times better electrical conductivity than copper and can move more than 100 electrons faster than single crystal silicon. It is also known that it is transparent enough to transmit light at 98% or more.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브는 전술한 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)를 포함하여, 초음파 프로브의 방열성능을 향상시키고, 초음파 프로브의 인터커넥션(interconnection)이나 노이즈 차폐 등을 해결할 수 있다. The ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention includes a sheet S formed of the above-described Bonnitrid or graphene to improve the heat dissipation performance of the ultrasonic probe and to prevent interconnection of the ultrasonic probe, noise shielding Can be solved.
보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)는 전극의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 트랜스듀서층(20)의 전후면에 각각 마련된 시트(S)는 트랜스듀서층(20)으로 전기적 신호를 인가하기 위한 접지전극 또는 신호전극의 기능을 수행할 수 있다. The sheet S formed of a Bonnitride or a graphene can perform the function of an electrode. That is, the sheet S provided on the front and rear surfaces of the
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 도면이다.3 to 5 are views showing the structure of an ultrasonic probe according to another embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 것처럼, 적어도 하나의 시트(S)와 접촉하고, 히트싱크(50)와 접촉하는 방열판(60)이 초음파 프로브의 측면에 마련될 수 있다. As shown in Fig. 3, a
방열판(60)은 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)에서 흡수한 열을 히트싱크(50)로 전달하여 히트싱크(50)를 통해 외부로 열이 배출되도록 한다.The
방열판(60) 또한 보니트리드 또는 그라판으로 형성될 수 있다. 또는 방열판(60) 대신 히트파이프를 이용하여 시트(S)에서 흡수한 열을 히트싱크(50)로 전달할 수 있다. The
도 3에 도시된 것처럼, 방열판(60)의 초음파 프로브의 양 측면에 마련될 수도 있고, 어느 한 측면에 마련될 수도 있다.It may be provided on both sides of the ultrasonic probe of the
도 3에는 별도의 방열판(60)이 시트(S)에서 흡수한 열을 히트싱크(50)로 전달하는 것이 도시되어 있는데, 도 4에는 도 3과 달리, 시트(S)가 초음파 프로브의 측면으로 연장(S41a)되어 히트싱크(50)와 직접 열적으로 접촉하는 것이 도시되어 있다.3 shows a
도면에는 하나의 시트(S)가 초음파 프로브의 측면으로 연장(S41a)되어 히트싱크(50)와 직접 열적으로 접촉하는 것이 도시되어 있는데, 이는 예시일 뿐 다른 시트(S) 또한 동일하게 연장되어 히트싱크(50)과 접촉할 수 있다. 열전도성이 우수한 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)가 연장되어 직접 히트싱크(50)과 접촉함으로써 효율적으로 초음파 프로브에서 발생한 열을 외부로 배출할 수 있다.In the figure, it is shown that one sheet S is extended to the side of the ultrasonic probe S41a and is in direct thermal contact with the
도 5는 시트(S)에 신호라인(70)이 연결된 것이 도시되어 있다.5 shows that the
초음파 프로브에서 발생하여 시트(S)로 흡수된 열과 관련된 정보가 시트(S)에 연결된 신호라인(70)을 통해 초음파 진단장치의 제어부(80)로 전송된다. 제어부(80)는 신호라인(70)을 통해 전송되는 정보에 기초하여 초음파 프로브의 발열상태를 실시간으로 확인하고, 그에 기초하여 초음파 프로브의 동작을 조절할 수 있다. Information relating to the heat generated in the ultrasonic probe and absorbed by the sheet S is transmitted to the
예를 들면, 제어부(80)는 시트(S)에 연결된 신호라인(70)을 통해 전송되는 정보에 기초하여 초음파 프로브의 발열상태를 확인하고, 초음파 프로브의 발열정도가 미리 정해진 기준값을 초과하면, 초음파 프로브의 발열이 감소되도록 초음파 발생을 위한 신호를 초음파 프로브로 출력하는 신호출력부(90)를 제어한다. 또는 초음파 프로브의 발열정도가 미리 정해진 기준값 미만이면, 초음파 프로브의 발열정도가 어느 정도 증가하더라도 초음파 프로브에서 출력되는 초음파의 세기가 더 세지도록 신호출력부(90)를 제어할 수 있다. 즉, 초음파 프로브의 어쿠스틱 파워와 초음파 프로브의 발열상태는 트레이트 오프 관계를 형성한다. 제어부와 신호출력부는 초음파 프로브에 포함될 수도 있고, 초음파 진단장치의 워크스테이션과 같은 초음파 진단장치의 후단장치에 포함될 수도 있다.For example, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 제조방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
초음파 프로브를 구성하는 히트싱크(50), 흡음층(40), 트랜스듀서층(20), 정합층(10), 보호층(30) 및 음향렌즈(9)를 적층한다(100).The
히트싱크(50)는 흡음층(40)의 후면에 설치되고, 흡음층(40)의 전면에는 트랜스듀서층(20)이 설치되고, 트랜스듀서층(20)의 전면에는 정합층(10)이 설치되며, 정합층(10)의 전면에 보호층(30)이 설치될 수 있다. 그리고 보호층(30)의 전면에는 음향렌즈(9)가 설치될 수 있다.A
전술한 것처럼, 음향렌즈(9), 정합층(10), 흡음층(40)은 보니트리드 또는 그라판으로 형성될 수 있고, 보호층(30)은 시트 또는 필름형태로 만들어진 보니트리드 또는 그라판(S32)과 전술한 RF Shield 또는 Chemical Shield(31)가 결합된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 것처럼, 베이스가 되는 필름(33)에 시트 또는 필름형태로 만들어진 보니트리드 또는 그라판(S32)을 형성하고, 보니트리드 또는 그라판에 RF Shield 또는 Chemical Shield(31)를 형성하여 보호층(30)을 형성할 수 있다.As described above, the
초음파 프로브를 형성하는 음향렌즈(9)의 전면 또는 후면, 정합층(10)의 전면, 정합층(10)과 트랜스듀서층(20) 사이, 트랜스듀서층(20)과 흡음층(40) 사이 또는 흡음층(40)의 후면 중 적어도 하나의 위치에 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)를 설치한다(110).Between the
보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트(S)는 초음파 프로브의 측면으로 연장(S41a)되어 히트싱크(50)과 접촉하도록 형성될 수도 있다.The sheet S formed of a Bonnitride or a Grapan may be formed to contact the
또는 시트(S) 중 적어도 하나와 접촉하고 히트싱크(50)와 접촉하는 방열판(60)이 초음파 프로브의 측면에 마련될 수도 있다. 방열판(60)은 보니트리드 또는 그라판으로 형성될 수 있다. 또는 방열판(60) 대신 히트파이프를 이용하여 시트(S)에서 흡수한 열을 히트싱크(50)로 전달할 수 있다.Or a
시트(S)가 설치되면, 시트(S)에 신호라인(70)을 연결한다(120). 초음파 프로브에서 발생하여 시트(S)로 흡수된 열과 관련된 정보가 시트(S)에 연결된 신호라인(70)을 통해 초음파 진단장치의 제어부(80)로 전송된다. 제어부(80)는 신호라인(70)을 통해 전송되는 정보에 기초하여 초음파 프로브의 발열상태를 실시간으로 확인하고, 그에 기초하여 초음파 프로브의 동작을 조절할 수 있다. When the sheet S is installed, the
예를 들면, 제어부(80)는 시트(S)에 연결된 신호라인(70)을 통해 전송되는 정보에 기초하여 초음파 프로브의 발열상태를 확인하고, 초음파 프로브의 발열정도가 미리 정해진 기준값을 초과하면, 초음파 프로브의 발열이 감소되도록 초음파 발생을 위한 신호를 초음파 프로브로 출력하는 신호출력부(90)를 제어한다. 또는 초음파 프로브의 발열정도가 미리 정해진 기준값 미만이면, 초음파 프로브의 발열정도가 어느 정도 증가하더라도 초음파 프로브에서 출력되는 초음파의 세기가 더 세지도록 신호출력부(90)를 제어할 수 있다. 즉, 초음파 프로브의 어쿠스틱 파워와 초음파 프로브의 발열상태는 트레이트 오프 관계를 형성한다. 초음파 프로브의 하우징 내측에는 추가적인 방열을 위해 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 방열판 또는 시트가 장착될 수 있다. 또한 하우징의 내측면에 보니트리드 또는 그라판으로 형성된 시트를 장착하여 트랜스듀서 층으로 전기적 신호를 전달할 수도 있다.For example, the
9: 음향렌즈
10 : 정합층
20 : 트랜스듀서층
30 : 보호층
40: 흡음층9: Acoustic lens
10: matching layer
20: transducer layer
30: Protective layer
40: sound-absorbing layer
Claims (27)
상기 정합층의 후면에 마련되는 트랜스듀서층; 및
상기 트랜스듀서층의 후면에 마련되는 흡음층;을 포함하고,
보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되고, 상기 정합층의 전면, 상기 정합층과 상기 트랜스듀서층의 사이, 상기 트랜스듀서층과 상기 흡음층의 사이, 상기 흡음층의 후면 및 상기 정합층, 트랜스듀서층, 흡음층의 측면 중 적어도 하나에 마련되는 적어도 하나의 시트(sheet)를 더 포함하는 초음파 프로브.A matching layer;
A transducer layer provided on a rear surface of the matching layer; And
And a sound absorbing layer provided on a rear surface of the transducer layer,
And wherein the surface of the matching layer, the space between the matching layer and the transducer layer, the space between the transducer layer and the sound-absorbing layer, the rear surface of the sound-absorbing layer, and the matching layer, And at least one sheet provided on at least one of side surfaces of the transducer layer and the sound-absorbing layer.
상기 적어도 하나의 시트에 연결되는 신호라인을 더 포함하고,
상기 초음파 프로브의 발열정도를 확인할 수 있도록 상기 신호라인은 상기 시트에서 감지한 열을 상기 초음파 프로브의 후단(backend)으로 전송하는 초음파 프로브.The method according to claim 1,
Further comprising a signal line coupled to the at least one sheet,
Wherein the signal line transmits heat sensed by the sheet to a backend of the ultrasonic probe so as to confirm the degree of heat generation of the ultrasonic probe.
상기 흡음층 및 정합층 중 적어도 하나는 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함하는 초음파 프로브.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the sound-absorbing layer and the matching layer includes one of a Bonitrid or a GRADAN.
상기 흡음층은 그 내부에 상기 트랜스듀서층과 전기적으로 연결되도록 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성된 적어도 하나의 시트를 포함하는 초음파 프로브.The method according to claim 1,
Wherein the sound-absorbing layer includes at least one sheet formed of any one of a Bonn-triode or a GRAB plate so as to be electrically connected to the transducer layer inside the sound-absorbing layer.
상기 흡음층의 후면에 마련되고 상기 초음파 프로브에서 발생한 열을 외부로 배출하는 히트싱크를 더 포함하는 초음파 프로브.The method according to claim 1,
And a heat sink provided on a rear surface of the sound-absorbing layer and discharging heat generated from the ultrasonic probe to the outside.
상기 적어도 하나의 시트는 상기 히트싱크와 열적으로 접촉되도록 상기 히트싱크까지 연장되고, 흡수한 열을 상기 히트싱크로 전달하는 초음파 프로브.6. The method of claim 5,
Wherein the at least one sheet extends to the heat sink so as to be in thermal contact with the heat sink, and transfers the absorbed heat to the heat sink.
상기 적어도 하나의 시트에서 흡수한 열을 상기 히트싱크로 전달하도록 상기 적어도 하나의 시트와 상기 히트싱크를 열적으로 연결하는 적어도 하나의 방열판을 더 포함하는 초음파 프로브.6. The method of claim 5,
Further comprising at least one heat sink for thermally connecting said at least one sheet and said heat sink to transfer heat absorbed in said at least one sheet to said heat sink.
상기 방열판은 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함하는 초음파 프로브.8. The method of claim 7,
Wherein the heat sink comprises one of a Bonnitride or a GRAPHAN.
상기 정합층의 전면에 마련되는 보호층을 더 포함하는 초음파 프로브.The method according to claim 1,
And a protective layer provided on the front surface of the matching layer.
상기 보호층은 RF shield 또는 Chemicl shield를 포함하고,
상기 보호층은 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되는 초음파 프로브.10. The method of claim 9,
Wherein the protective layer comprises an RF shield or a Chemic shield,
Wherein the protective layer is formed of any one of a Bonitrid or a Grasspan.
상기 정합층의 전면에 마련되는 음향렌즈를 더 포함하는 초음파 프로브.The method according to claim 1,
And an acoustic lens provided on a front surface of the matching layer.
상기 시트는 상기 음향렌즈의 전면 및 상기 음향렌즈와 상기 정합층 사이 중 적어도 하나에 마련되는 초음파 프로브.12. The method of claim 11,
Wherein the sheet is provided on at least one of a front surface of the acoustic lens and a space between the acoustic lens and the matching layer.
상기 음향렌즈는 상기 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함하는 초음파 프로브.12. The method of claim 11,
Wherein the acoustic lens comprises any one of the Bonn-trie or the GRAPHAN.
상기 흡음층의 전면에 트랜스듀서층을 마련하고;
상기 트랜스듀서층의 전면에 정합층을 마련하는 것;을 포함하고,
상기 정합층의 전면, 상기 정합층과 상기 트랜스듀서층 사이, 상기 트랜스듀서층과 상기 흡음층 사이, 상기 흡음층의 후면 및 상기 정합층, 트랜스듀서층, 흡음층의 측면 중 적어도 하나의 위치에 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되는 적어도 하나의 시트를 마련하는 것을 더 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.Providing a sound-absorbing layer;
A transducer layer is provided on the entire surface of the sound-absorbing layer;
And providing a matching layer over the entire surface of the transducer layer,
And a surface of at least one of the front surface of the matching layer, the matching layer and the transducer layer, between the transducer layer and the sound-absorbing layer, the rear surface of the sound-absorbing layer, and the side of the matching layer, the transducer layer, Further comprising providing at least one sheet formed from any one of a Bonnytride or a graphene.
상기 적어도 하나의 시트에 연결되는 신호라인을 형성하는 것;을 더 포함하고,
상기 신호라인은 상기 초음파 프로브의 발열정도를 확인할 수 있도록 상기 시트에서 감지한 열을 상기 초음파 프로브의 후단으로 전송하는 초음파 프로브의 제조방법.15. The method of claim 14,
Further comprising forming a signal line coupled to the at least one sheet,
Wherein the signal line transmits the heat sensed by the sheet to the rear end of the ultrasonic probe so as to confirm the degree of heat generation of the ultrasonic probe.
상기 흡음층 및 정합층 중 적어도 하나는 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브의 제조방법.15. The method of claim 14,
Wherein at least one of the sound-absorbing layer and the matching layer includes at least one of a Bonitride or a GRP plate.
상기 초음파 프로브에서 발생한 열을 외부로 배출하는 히트싱크를 상기 흡음층의 후면에 마련하는 것;을 더 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.15. The method of claim 14,
And a heat sink for discharging heat generated in the ultrasonic probe to the outside is provided on a rear surface of the sound absorbing layer.
상기 적어도 하나의 시트는 상기 히트싱크와 열적으로 접촉하기 위해 상기 히트싱크까지 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하고,
상기 적어도 하나의 시트는 흡수한 열을 상기 히트싱크로 전달하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브의 제조방법.18. The method of claim 17,
Wherein the at least one sheet is formed to extend to the heat sink for thermal contact with the heat sink,
Wherein the at least one sheet transfers the absorbed heat to the heat sink.
상기 적어도 하나의 시트에서 흡수한 열을 상기 히트싱크로 전달하도록 상기 적어도 하나의 시트와 상기 히트싱크를 열적으로 연결하는 적어도 하나의 방열판을 마련하는 것;을 더 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.18. The method of claim 17,
Further comprising: at least one heat sink for thermally connecting the at least one sheet and the heat sink to transfer heat absorbed by the at least one sheet to the heat sink.
상기 방열판은 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브의 제조방법.20. The method of claim 19,
Wherein the heat dissipation plate includes one of a Bonitrid or a GRAPHAN.
상기 정합층의 전면에 보호층을 마련하는 것;을 더 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.15. The method of claim 14,
And providing a protective layer on the entire surface of the matching layer.
상기 보호층은 RF shield 또는 Chemicl shield를 포함하고,
상기 보호층은 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브의 제조방법.19. The method of claim 18,
Wherein the protective layer comprises an RF shield or a Chemic shield,
Wherein the protective layer is formed of any one of a Bonitride or a Grass plate.
상기 정합층의 전면에 음향렌즈를 마련하는 것;을 더 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.15. The method of claim 14,
And providing an acoustic lens on a front surface of the matching layer.
상기 시트를 마련하는 것은,
상기 음향렌즈의 전면 및 상기 음향렌즈와 상기 정합층 사이 중 적어도 하나에 상기 시트를 마련하는 것을 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.24. The method of claim 23,
To provide the sheet,
And providing the sheet on at least one of the front surface of the acoustic lens and the acoustic lens and the matching layer.
상기 음향렌즈는 상기 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나를 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.24. The method of claim 23,
Wherein the acoustic lens includes any one of the Bonitrid or the GRP plate.
하우징의 내측면에, 초음파 프로브에서 발생하는 열을 외부로 방출하거나 트랜스듀서층에 전기적 신호를 전달하는 보니트리드 또는 그라판 중 어느 하나로 형성되는 시트를 마련하는 것;을 더 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.15. The method of claim 14,
Providing an inner surface of the housing with a sheet formed of any one of a Bonitrid or a GRAPHAN that emits heat generated from the ultrasonic probe to the outside or transmits an electric signal to the transducer layer; Gt;
초음파를 발생시키기 위한 신호를 상기 초음파 프로브로 출력하는 신호출력부; 및
상기 신호라인에서 전송되는 정보에 기초하여 상기 초음파 프로브의 발열정도를 확인하고 그에 따라 상기 초음파 프로브에서 출력되는 초음파의 파워를 조절하기 위해 상기 신호출력부를 제어하는 제어부;를 포함하는 초음파 진단장치.A matching layer, a transducer layer disposed on a rear surface of the matching layer, a sound-absorbing layer provided on a rear surface of the transducer layer, and a front surface of the matching layer, At least one sheet provided on at least one of the transducer layer, between the transducer layer and the sound-absorbing layer, between the rear surface of the sound-absorbing layer and the side of the matching layer, the transducer layer, And a signal line connected to the sheet and transmitting information related to the heat absorbed in the sheet;
A signal output unit for outputting a signal for generating an ultrasonic wave to the ultrasonic probe; And
And a controller for checking the degree of heat generation of the ultrasonic probe based on the information transmitted from the signal line and controlling the signal output unit to adjust the power of the ultrasonic wave output from the ultrasonic probe.
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