KR20210093052A

KR20210093052A - 초음파 프로브 장치 및 이를 포함한 초음파 진단 시스템

Info

Publication number: KR20210093052A
Application number: KR1020200006754A
Authority: KR
Inventors: 경윤성; 구진호; 정재현
Original assignee: 삼성메디슨 주식회사
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-07-27
Also published as: WO2021145510A1

Abstract

발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브 장치는, 프로브 유닛, 상기 프로브 유닛에 전기적으로 연결된 케이블 유닛, 상기 케이블 유닛을 본체에 접속하도록 구성된 커넥터 유닛과, 상기 프로브 유닛을 냉각시키기 위한 냉각 유닛을 포함하되, 상기 냉각 유닛에서 냉각 매체가 흐르는 경로를 제공하는 냉각 채널의 일부 채널이, 상기 커넥터 유닛의 외부 표면의 일부와 상기 외부 표면의 일부를 덮는 커버 부재에 의해 정의될 수 있다.

Description

초음파 프로브 장치 및 이를 포함한 초음파 진단 시스템{Ultrasonic probe apparatus and ultrasonic diagnostic system including the same}

초음파 진단에 사용되는 초음파 프로브 장치 및 이를 포함한 초음파 진단 시스템에 관한 것이다.

초음파 진단 시스템은 피검자의 대상체 내부를 영상화하여 피검자를 진단하는 장치로서, 초음파 신호를 대상체에 조사하고 대상체로부터 반사된 에코 신호의 정보를 수신하여 대상체 내부의 소정 부위에 대한 영상을 얻는다.

이러한 초음파 진단 시스템은 X선을 이용하는 진단 장치에 비하여 안정성이 높고, 실시간으로 영상의 디스플레이가 가능하며, 방사능 피폭이 없어 안전하다는 장점이 있어서 다른 화상 진단 장치와 함께 널리 이용된다.

초음파 진단 시스템은 초음파를 송수신하는 복수의 트랜스듀서와 신호 처리를 위한 회로 기판을 가지는 프로브 유닛을 포함할 수 있다.

초음파를 송수신하는 과정에서 복수의 트랜스듀서가 가열될 수 있으며, 신호 처리 과정에서 회로 기판이 가열될 수 있다. 최근 들어, 3차원 영상 등을 위하여 프로브 유닛에 포함되는 트랜스듀서의 개수가 증가함에 따라, 이를 위한 채널의 개수 및 회로 기판의 크기가 커지고 있다. 그에 따라, 트랜스듀서 및 회로 기판의 발열량이 증가하고 있으며, 이는 프로브 유닛의 표면 온도를 더욱 증가시키는 원인으로 작용한다.

이러한 점을 고려하여, 초음파 프로브 장치는 프로브 유닛의 표면 온도를 낮추기 위한 냉각 유닛을 더 포함할 수 있다.

한편, 최근 들어 초음파 진단 장치에 요구되는 소독과 멸균 지침이 강화됨에 따라, 초음파 진단 장치에 대한 세척이 강화되고 있다. 그에 따라, 초음파 진단 장치의 초음파 프로브 장치 전체를 세척할 필요가 있다.

초음파 프로브 장치 전체를 세척하는 과정에서, 초음파 프로브 장치는 세척액에 노출되며, 의도치 않게 세척액이 초음파 프로브 장치의 내부로 유입될 수 있다. 특히, 냉각 유닛을 통해 세척액이 초음파 프로브 장치의 내부로 유입될 수 있다. 이는, 장치의 내구성을 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다.

그에 따라, 초음파 프로브 장치의 내구성을 향상시키기 위하여, 초음파 프로브 장치의 방수 성능을 향상시킬 필요가 있다.

실시예들의 목적은 프로브 유닛의 냉각 성능을 확보하면서도, 초음파 프로브 장치의 방수 성능을 개선할 수 있는 초음파 프로브 장치 및 이를 포함하는 초음파 진단 시스템을 제공하는데 있다.

일 실시예에 관한 초음파 프로브 장치는,

초음파 신호를 송수신하는 트랜스듀서 모듈을 포함하는 프로브 유닛;

상기 프로브 유닛에 전기적으로 연결된 신호 라인을 포함하는 케이블 유닛;

상기 케이블 유닛을 초음파 진단 시스템의 본체에 접속하도록 구성된 커넥터 유닛; 및

냉각 매체가 흐르는 경로를 제공하며 상기 프로브 유닛을 냉각시키도록 일부가 상기 프로브 유닛의 내부에 배치된 냉각 채널과, 상기 냉각 채널에서 상기 냉각 매체가 순환되도록 압력을 제공하는 펌프를 포함하는 냉각 유닛;을 포함하며,

상기 냉각 채널은,

상기 프로브 유닛에 배치된 제1 냉각 채널과,

상기 제1 냉각 채널에 연결되며, 상기 케이블 유닛에 배치된 제2 냉각 채널과,

상기 제2 냉각 채널에 연결되며, 상기 커넥터 유닛의 외부 표면의 일부와 상기 외부 표면의 일부를 덮는 커버 부재에 의해 정의된 제3 냉각 채널을 포함할 수 있다.

상기 커넥터 유닛은, 연결 하우징과, 상기 연결 하우징의 내부 공간에 배치되며 상기 복수의 신호 라인에 전기적으로 연결된 회로부를 포함하며, 상기 제3 냉각 채널은 상기 연결 하우징의 외부 표면의 일부와 상기 커버 부재에 의해 정의될 수 있다.

상기 연결 하우징의 외부 표면의 일부에는 냉각 매체가 이동 가능한 냉각 홈이 형성될 수 있다.

상기 냉각 홈은 냉각 매체가 흐르는 제1 냉각 홈과, 상기 냉각 매체가 이동 가능하도록 상가 제1 냉각 홈에 연결되며, 상기 펌프를 수용하며, 상기 제1 냉각 홈의 제1 깊이보다 큰 제2 깊이를 가지는 제2 냉각 홈을 포함할 수 있다.

상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이의 1/2 배 ~ 1/10 배일 수 있다.

상기 제1 깊이는 상기 연결 하우징의 내부 공간의 최대 폭의 1/2 배~ 1/10배일 수 있다.

상기 커버 부재는, 상기 제1 냉각 홈을 커버하는 제1 커버 부재와, 상기 제2 냉각 홈을 커버하는 제2 커버 부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 커버 부재는 외부를 향해 돌출된 복수의 방열 핀을 포함할 수 있다.

상기 제2 커버 부재의 형상은 상기 제1 커버 부재의 형상과 다를 수 있다.

상기 커버 부재의 두께는 상기 연결 하우징의 벽 두께보다 작을 수 있다.

상기 커버 부재는 알루미늄을 포함할 수 있다.

상기 연결 하우징의 외부 표면에는 상기 커버 부재가 안착되는 단차부가 형성될 수 있다.

상기 제2 냉각 채널과 상기 제3 냉각 채널을 연결시키는 연결 채널은, 상기 복수의 신호 라인들이 삽입되는 상기 연결 하우징의 개구부로부터 이격될 수 있다.

상기 커넥터 유닛은, 상기 연결 하우징의 내부 표면에서 상기 제3 냉각 채널에 대향하는 부분에 배치된 단열 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 커넥터 유닛의 폭은 1 cm ~ 10 cm 일 수 있다.

상기 방열 핀의 돌출 높이는 5 mm 이하일 수 있다.

다른 실시예에 관한 초음파 진단 시스템은, 상술한 초음파 프로브 장치를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예들에 관한 초음파 프로브 장치 및 이를 포함하는 초음파 진단 시스템은, 프로브 유닛의 냉각 성능을 확보하면서도, 초음파 프로브 장치의 방수 성능을 개선할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 초음파 진단 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 초음파 진단 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 초음파 프로브 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 프로브 유닛을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 실시예에 따른 프로브 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 냉각 유닛을 설명하기 위한 개념도이며,
도 7은 실시예에 따른 냉각 유닛을 설명하기 위한 조립 사시도이며,
도 8은 실시예에 따른 냉각 유닛을 설명하기 위한 분리 사시도이며,
도 9는 실시예에 따른 냉각 유닛을 설명하기 위한 단면도이며,
도 10은 도 9의 일부를 확대한 도면이다.
도 11 은 다른 실시예에 따른 냉각 유닛을 설명하기 위한 단면도 이며,
도 12는 도 11의 일부를 확대한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

명세서 전체에서 "초음파 영상"이란 초음파를 이용하여 획득된 대상체(object)에 대한 영상을 의미한다. 또한, "대상체"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 및 혈관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 대상체는 팬텀(phantom)일 수도 있으며, 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사하고 생물의 부피와 아주 근사한 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 팬텀은, 인체와 유사한 특성을 갖는 구형 팬텀일 수 있다.

또한, 명세서 전체에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

또한, 본 명세서에서, “제1”, “제2” 또는 “제1-1” 등의 표현은 서로 다른 구성 요소, 개체, 영상, 픽셀 또는 패치를 지칭하기 위한 예시적인 용어이다. 따라서, 상기 “제1”, “제2” 또는 “제1-1” 등의 표현이 구성 요소 간의 순서를 나타내거나 우선 순위를 나타내는 것은 아니다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

도 1은 일 실시예에 따른 초음파 진단 시스템(10)을 도시한 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 초음파 진단 시스템(10)의 구성을 도시한 블록도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 초음파 프로브 장치(20)를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 4는 실시예에 따른 프로브 유닛(21)을 설명하기 위한 개념도이다. 도 5는 실시예에 따른 프로브 유닛(21)을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 초음파 진단 시스템(10)은 초음파 프로브 장치(20)와 본체(30)를 포함한다.

초음파 프로브 장치(20)는 복수 개일 수 있다. 복수 개의 초음파 프로브 장치(20)의 적어도 하나의 초음파 프로브 장치(20)는 유선 프로브 장치로서, 프로브 유닛(21)과, 케이블 유닛(23), 그리고 커넥터 유닛(25)을 포함한다. 다만, 초음파 프로브 장치(20)는 반드시 복수 개일 필요는 없으며, 필요에 따라 단수 개일 수도 있다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 프로브 유닛(21)은 전방에 배치된 트랜스듀서 모듈(210)과 트랜스듀서 모듈(210)에 연결된 회로 기판(215)을 포함한다.

트랜스듀서 모듈(210)은 대상체(O)에 초음파 신호를 전송하고, 대상체(O)로부터 반사되는 에코 신호를 수신한다. 트랜스듀서 모듈(210)은 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시키고, 대상체(O)로부터 반사되는 음향 에너지를 처리하여 전기적 신호를 생성할 수 있다

도 4를 참조하면, 트랜스듀서 모듈(210)은 복수의 트랜스듀서들(211)을 포함할 수 있다. 복수의 트랜스듀서들(211)은 2차원으로 배열될 수 있다. 다만, 복수의 트랜스듀서들(211)의 배열은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 1차원으로 배열될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 회로 기판(215)은 트랜스듀서 모듈(210)에 전기적으로 연결된다. 회로 기판(215)은 프로브 유닛(21)의 제어를 위한 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(215)은 고전압 멀티플렉서와 빔 형성부를 포함할 수 있다.

고전압 멀티플렉서(High Voltage multiplexer, HV mux)는, 복수의 트랜스듀서들(211)을 순차적으로 선택할 수 있다. 송수신 아날로그 회로 (Transmit Receive Analog Circuit; T/RX Analog circuit)에 의해, 초음파 신호를 대상체로 송신하기 위한 신호와 대상체로부터 수신된 에코 신호를 처리한 신호가 분리될 수 있다.

빔 형성부(Beam Former)는 수신된 에코 신호로부터 대상체의 원하는 위치의 조직의 반사 특성을 보기 위해서 에코 신호를 포커싱 (focusing) 하는 프로세스를 수행한다.

다만, 회로 기판(215)의 구성 및 기능은 이에 한정되지 아니하며, 프로브 유닛(21)의 제어를 위한 다른 구성 및 기능을 수행할 수도 있다.

케이블 유닛(23)은 프로브 유닛(21)에 전기적으로 연결된 신호 라인(231)을 포함한다. 신호 라인(231)은 트랜스듀서 모듈(210)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 신호 라인(231)은 회로 기판(215)을 통해 트랜스듀서 모듈(210)에 전기적으로 연결된다.

신호 라인(231)의 개수는 복수의 트랜스듀서들(211)의 개수에 기초하여 달라질 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서 모듈(210)에서 복수의 트랜스듀서들(211)이 2차원으로 배열되는 경우, 이를 위한 신호 라인들(231)의 개수는 100 개 이상일 수 있다. 예를 들어, 신호 라인들(231)의 개수는 400개 이상일 수 있다.

복수의 신호 라인들(231)은 비전도성을 가지는 피복층(233)에 의해 감싸질 수 있다.

커넥터 유닛(25)은 케이블 유닛(23)을 초음파 진단 시스템(10)의 본체(30)에 접속하도록 구성될 수 있다. 커넥터 유닛(25)은 본체(30)에 분리 가능하게 조립될 수 있다.

도 5를 참조하면, 커넥터 유닛(25)의 크기는 제1 방향(x 방향)으로 길이가 5 cm ~ 15 cm 이며, 제2 방향(y 방향)으로 폭이 1 cm ~ 10 cm, 제3 방향(z 방향)으로 높이는 6 cm ~ 16 cm 일 수 있다. 예를 들어, 커넥터 유닛(25)의 크기는 제1 방향(x 방향)으로 길이가 8 cm ~ 11 cm 이며, 제2 방향(y 방향)으로 폭이 3 cm ~ 4 cm, 제3 방향(z 방향)으로 높이는 9 cm ~ 13 cm 일 수 있다.

커넥터 유닛(25)은 복수의 신호 라인들(231)에 전기적으로 연결되는 회로 기판(257; 도 9 참조)과, 연결 하우징(251; 도 9 참조)을 포함한다.

회로 기판(257; 도 9 참조)는 본체(30)와 프로브 유닛(21) 사이에 배치되며, 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(257)은 복수의 신호들을 튜닝하는 기능, 과전류나 과전압을 차단하는 보호 회로 기능, 및 후술할 펌프(130; 도 6 참조)를 제어하는 기능 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 다만, 회로 기판(257)의 기능은 이에 한정되지 아니하며, 다양한 신호 처리를 수행할 수도 있다.

연결 하우징(251)은 회로 기판(257) 등이 배치될 수 있는 내부 공간(253)을 제공하기 위하여 소정의 크기를 가질 수 있다. 다만, 연결 하우징(251)이 본체(30)에 접속될 때, 다른 초음파 프로브 장치(20)의 연결 하우징(251)과 간섭이 발생할 수 있는 점을 고려하여, 연결 하우징(251)의 크기를 설계할 수 있다. 예를 들어, 연결 하우징(251)의 크기는 제1 방향(x 방향)으로 길이가 5 cm ~ 15 cm 이며, 제2 방향(y 방향)으로 폭이 1 cm ~ 10 cm, 제3 방향(z 방향)으로 높이는 6 cm ~ 16 cm 일 수 있다. 예를 들어, 연결 하우징(251)의 크기는 제1 방향(x 방향)으로 길이가 8 cm ~ 11 cm 이며, 제2 방향(y 방향)으로 폭이 3 cm ~ 4 cm, 제3 방향(z 방향)으로 높이는 9 cm ~ 13 cm 일 수 있다.

도 2를 참조하면, 본체(30)는 초음파 송수신부(310), 제어부(320), 영상 처리부(330), 디스플레이부(340), 저장부(350), 통신부(360), 및 입력부(170)를 포함할 수 있다.

제어부(320)는 프로브(20)에 포함되는 트랜스듀서 모듈(210)들의 위치 및 집속점을 고려하여, 트랜스듀서 모듈(210)들 각각에 인가될 송신 신호를 형성하도록 송신부(313)를 제어한다.

제어부(320)는 프로브(20)로부터 수신되는 수신 신호를 아날로그 디지털 변환하고, 복수의 트랜스듀서들(211)의 위치 및 집속점을 고려하여, 디지털 변환된 수신 신호를 합산함으로써, 초음파 데이터를 생성하도록 수신부(315)를 제어 한다.

영상 처리부(330)는 초음파 수신부(315)에서 생성된 초음파 데이터를 이용하여, 초음파 영상을 생성한다.

디스플레이부(340)는 생성된 초음파 영상 및 초음파 진단 시스템(10)에서 처리되는 다양한 정보를 표시할 수 있다. 초음파 진단 시스템(10)는 구현 형태에 따라 하나 또는 복수의 디스플레이부(340)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이부(340)는 터치패널과 결합하여 터치 스크린으로 구현될 수 있다.

제어부(320)는 초음파 진단 시스템(10)의 전반적인 동작 및 초음파 진단 시스템(10)의 내부 구성 요소들 사이의 신호 흐름을 제어할 수 있다. 제어부(320)는 초음파 진단 시스템(10)의 기능을 수행하기 위한 프로그램 또는 데이터를 저장하는 메모리, 및 프로그램 또는 데이터를 처리하는 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(320)는 입력부(170) 또는 외부 장치로부터 제어신호를 수신하여, 초음파 진단 시스템(10)의 동작을 제어할 수 있다.

초음파 진단 시스템(10)는 통신부(360)를 포함하며, 통신부(360)를 통해 외부 장치(예를 들면, 서버, 의료 장치, 휴대 장치(스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 기기 등))와 연결할 수 있다.

통신부(360)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

통신부(360)가 외부 장치로부터 제어 신호 및 데이터를 수신하고, 수신된 제어 신호를 제어부(320)에 전달하여 제어부(320)로 하여금 수신된 제어 신호에 따라 초음파 진단 시스템(10)를 제어하도록 하는 것도 가능하다.

또는, 제어부(320)가 통신부(360)를 통해 외부 장치에 제어 신호를 송신함으로써, 외부 장치를 제어부의 제어 신호에 따라 제어하는 것도 가능하다.

예를 들어 외부 장치는 통신부를 통해 수신된 제어부의 제어 신호에 따라 외부 장치의 데이터를 처리할 수 있다.

외부 장치에는 초음파 진단 시스템(10)를 제어할 수 있는 프로그램이 설치될 수 있는 바, 이 프로그램은 제어부(320)의 동작의 일부 또는 전부를 수행하는 명령어를 포함할 수 있다.

프로그램은 외부 장치에 미리 설치될 수도 있고, 외부장치의 사용자가 어플리케이션을 제공하는 서버로부터 프로그램을 다운로드하여 설치하는 것도 가능하다. 어플리케이션을 제공하는 서버에는 해당 프로그램이 저장된 기록매체가 포함될 수 있다.

저장부(350)는 초음파 진단 시스템(10)를 구동하고 제어하기 위한 다양한 데이터 또는 프로그램, 입/출력되는 초음파 데이터, 획득된 초음파 영상 등을 저장할 수 있다.

입력부(370)는, 초음파 진단 시스템(10)를 제어하기 위한 사용자의 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 입력은 버튼, 키 패드, 마우스, 트랙볼, 조그 스위치, 놉(knop) 등을 조작하는 입력, 터치 패드나 터치 스크린을 터치하는 입력, 음성 입력, 모션 입력, 생체 정보 입력(예를 들어, 홍채 인식, 지문 인식 등) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

한편, 초음파 진단을 실시하는 과정에서 프로브 유닛(21)의 구성인 트랜스듀서 모듈(210) 및 이에 연결된 회로 기판(215) 등에서 의도치 않게 열이 발생할 수 있다. 이와 같이 트랜스듀서 모듈(210) 및 회로 기판(215) 등에서 열이 발생할 경우, 프로브 유닛(21)의 내부 온도가 증가하게 되며, 이는 프로브 유닛(21)의 표면 온도를 상승시킬 수 있다.

복수의 트랜스듀서들(211)이 도 4와 같이 2차원으로 배열될 경우, 신호 처리를 위한 연산량 증가 등 다양한 요인들에 의해, 트랜스듀서 모듈(210) 및 회로 기판(215)의 온도는 더욱 올라가게 되며, 그로 인해 프로브 유닛(21)의 표면 온도가 소정의 온도, 예를 들어, 39 ℃를 초과할 수 있다.

그러나, 초음파 프로브 장치(20)에서 프로브 유닛(21)은 대상체(O) 또는 사용자가 직접 접촉하는 부분이기 때문에, 프로브 유닛(21)의 표면 온도를 소정 온도 아래로 유지시킬 필요가 있다. 예를 들어, 프로브 유닛(21)의 표면 온도가 39 ℃ 미만으로 유지시킬 필요가 있다.

이러한 점을 고려하여, 실시예에 따른 초음파 프로브 장치(20)에서는 프로브 유닛(21)을 냉각시키도록 구성된 냉각 유닛(100)을 더 포함한다.

도 6은 실시예에 따른 냉각 유닛(100)을 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 실시예에 따른 냉각 유닛(100)을 설명하기 위한 조립 사시도이며, 도 8은 실시예에 따른 냉각 유닛(100)을 설명하기 위한 분리 사시도이며, 도 9는 실시예에 따른 냉각 유닛(100)을 설명하기 위한 단면도이며, 도 10은 도 9의 일부를 확대한 도면이다. 도 11 은 다른 실시예에 따른 냉각 유닛(100)을 설명하기 위한 단면도 이며, 도 12는 도 11의 일부를 확대한 도면이다. 도 6에서는 편의상 케이블 유닛(23)의 신호 라인들(231)에 대한 도시를 생략하였다.

도 6을 참조하면, 냉각 유닛(100)은 냉각 매체가 흐르는 경로를 제공하는 냉각 채널(110)과, 냉각 채널(110)에서 냉각 매체가 순환되도록 압력을 제공하는 펌프(130)를 포함할 수 있다. 냉각 매체로 물이 사용된 것을 예로 들어 설명할 것이나, 사용되는 냉각 매체가 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

냉각 채널(110)은 프로브 유닛(21)을 냉각시키도록 일부가 프로브 유닛(21)의 내부에 배치된다. 이를 위한 예로서, 냉각 채널(110)은 제1 냉각채널(111), 제2 냉각채널(112) 및 제3 냉각채널(113)을 포함한다.

제1 냉각채널(111)은 프로브 유닛(21)의 내부에 배치된다. 제1 냉각채널(111)은 프로브 유닛(21)에서 주요 열원으로 작용하는 트랜스듀서 모듈(210)과 회로 기판(215) 중 적어도 하나에 열적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 제1 냉각채널(111)은 열 전도율이 높은 열 수신부(220)를 통해 트랜스듀서 모듈(210) 및 회로 기판(215) 중 적어도 하나에 열적으로 연결될 수 있다. 제1 냉각채널(111)이 열 수신부(220)에 인접하거나 접촉하며, 열 수신부(220)는 트랜스듀서 모듈(210)과 회로 기판(215) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.

열 수신부(220)는 공기보다 열 전도율이 높은 재질을 가질 수 있다. 예를 들어, 열 수신부(220)는 알루미늄을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 아니한다.

제1 냉각채널(111)에 흐르는 냉각 매체는 열 수신부(220)를 냉각시키며, 그에 따라 열 수신부(220)에 연결된 트랜스듀서 모듈(210)과 회로 기판(215) 중 적어도 하나가 냉각될 수 있다.

제2 냉각채널(112)은 제1 냉각채널(111)에 연결되며, 케이블 유닛(23)에 배치된다. 제2 냉각채널(112)은 복수의 신호 라인(231; 도 5 참조)과 함께 케이블 유닛(23)의 피복층(233; 도 5 참조)의 내부에 배치된다.

제2 냉각채널(112)은 커넥터 유닛(25)으로부터 프로브 유닛(21)을 향해 냉각 매체를 전달하는 공급 튜브(1121)와 프로브 유닛(21)으로부터 커넥터 유닛(25)을 향해 냉각 매체를 전달하는 배출 튜브(1122)를 포함한다.

공급 튜브(1121)와 배출 튜브(1122)는 커넥터 유닛(25) 내에서 이격되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이, 공급 튜브(1121)와 배출 튜브(1122)는 그 사이에 배치된 복수의 신호 라인(231)에 의해 이격될 수 있다. 제1 냉각채널(111)에서 열 교환이 발생함에 따라, 공급 튜브(1121)로 이송되는 냉각 매체의 온도는 배출 튜브(1122)로 이송되는 냉각 매체의 온도보다 낮아지게 된다.

제2 냉각 채널(112)과 제1 냉각 채널(111)은 일체형 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 채널(112)은 제1 냉각 채널(111)로부터 연장된 구조를 가질 수 있다. 다만, 제2 냉각 채널(112)은 반드시 제1 냉각 채널(111)과 일체형 구조일 필요는 없으며, 개별적으로 제작된 후 연결될 수도 있다.

제3 냉각채널(113)은 제2 냉각채널(112)에 연결되며, 커넥터 유닛(25)에 접촉하도록 배치된다. 이를 위한 예로서, 제3 냉각채널(113)은 커넥터 유닛(25)의 외부 표면(252)의 일부와 이러한 외부 표면(252)의 일부를 덮는 커버 부재(120)에 의해 정의될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 제3 냉각채널(113)은 연결 하우징(251)의 외부 표면(252)의 일부와 커버 부재(120)의 내면에 의해 정의될 수 있다.

일 예로서, 연결 하우징(251)의 외부 표면(252)의 일부에는 냉각 매체가 이동 가능한 냉각 홈이 형성될 수 있다. 제3 냉각채널(113)의 일부를 냉각 홈의 형태로 연결 하우징(251)의 외부 표면(252)에 형성함으로써, 제3 냉각채널(113)이 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)으로 냉각 매체가 유입되는 것을 근본적으로 차단할 수 있다. 그에 따라, 제3 냉각채널(113)의 파손이나 연결 불량 등이 발생하더라도, 냉각 매체가 연결 하우징(251)의 내부에 배치된 회로기판(257)에 영향을 미치는 것을 차단할 수 있다.

냉각 홈은 제1 냉각 홈(2521)과 제2 냉각 홈(2522)을 포함할 수 있다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 제1 냉각 홈(2521)은 냉각 매체가 흐르며, 제1 깊이(d1)를 가진다. 일 예로서, 제1 깊이(d1)는 위치에 따라 일정할 수 있다. 다른 예로서, 제1 깊이(d1)는 위치에 따라 달라질 수 있다.

제2 냉각 홈(2522)은 냉각 매체가 이동 가능하도록 제1 냉각 홈(2521)에 연결된다. 제1 냉각 홈(2521)의 냉각 매체가 제2 냉각 홈(2522)으로 이동하거나, 제2 냉각 홈(2522)의 냉각 매체가 제1 냉각 홈(2521)으로 이동할 수 있다.

제2 냉각 홈(2522)은 펌프(130)를 수용하는 공간을 제공한다. 펌프(130)가 소정의 두께를 가지기 때문에, 펌프(130)가 수용되는 제2 냉각 홈(2522)의 제2 깊이(d2)는 제1 깊이(d1)보다 크게 설계될 수 있다.

제1 깊이(d1)는 제2 깊이(d2)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 깊이(d1)는 제2 깊이(d2)의 1/2 배~ 1/10 배일 수 있다.

제1 냉각 홈(2521)은 연결 하우징(251)의 외부 표면(252)을 따라 연장된 구조를 가진다. 제1 냉각 홈(2521)은 한정된 면적에서 최대한 많은 면적을 확보하기 위하여, 구불구불하게 연장된 구조를 가질 수 있다. 제1 냉각 홈(2521)의 전체 길이는 연결 하우징(251)의 길이(l0)보다 클 수 있다.

냉각 홈의 깊이(d1, d2)는 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)의 폭(w0)보다 작다. 예를 들어, 제1 냉각 홈(2521)의 제1 깊이(d1)는 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)의 폭(w0)의 절반보다 작을 수 있다. 예를 들어, 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)에서 제1 냉각 홈(2521)에 인접한 공간의 폭(w0)이 최대일 때, 제1 깊이(d1)는 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)의 최대 폭의 1/2 배 ~ 1/10 배일 수 있다. 여기서, 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)의 폭(w0)은 냉각 홈의 깊이 방향과 평행한 방향(y 방향)으로의 폭을 의미한다.

이와 같이, 제1 냉각 홈(2521)의 제1 깊이(d1)를 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)의 폭(wO)의 절반보다 작게 설계함으로써, 커넥터 유닛(25)을 본체(30)에 접속시킬 때 제3 냉각 채널(113)과 연결 하우징(251)이 차지하는 폭을 줄일 수 있다. 그에 따라, 제3 냉각 채널(113)이 인접 배치된 커넥터 유닛(25)을 본체(30)에 접속시킬 때 다른 커넥터 유닛(25)과의 간섭을 방지할 수 있다.

커버 부재(120)는 제1 커버 부재(121)와 제2 커버 부재(122)를 포함할 수 있다. 제1 커버 부재(121)는 제1 냉각 홈(2521)을 커버하며, 제2 커버 부재(122)는 제2 냉각 홈(2522)을 커버할 수 있다. 제1 커버 부재(121)의 길이(d3)은 제1 냉각 홈(2521)의 전체 길이보다 작을 수 있다.

연결 하우징(251)의 외부 표면(252)에는 커버 부재(120)가 안착되는 단차부가 형성될 수 있다. 단차부는 제1 커버 부재(121)가 안착되는 제1 단차부(2523)와 제2 커버 부재(122)가 안착되는 제2 단차부(2524)를 포함할 수 있다.

커버 부재(120)는 냉각 홈을 밀폐시키도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 초음파 프로브 장치(20)의 세척 과정에서 세척액이 제3 냉각채널(113)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

커버 부재(120)는 제3 냉각채널(113)을 통해 이송되는 냉각 매체의 열을 방출하기 용이한 구조를 가질 수 있다.

일 예로서, 커버 부재(120)는 방열 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 커버 부재(121)는 외부를 향해 돌출된 복수의 방열 핀(1211)을 포함할 수 있다. 방열 핀(1211)의 돌출 높이는 다른 커넥터 유닛(25)과의 간섭을 방지하기 위하여 소정 크기 이하로 설계할 수 있다. 방열 핀(1211)의 돌출 높이는 5 mm 이하일 수 있다.

제2 커버 부재(122)는 제1 커버 부재(121)와 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 커버 부재(121)가 복수의 방열 핀(1211)을 가질 때, 제2 커버 부재(122)는 방열 핀(1211) 없이 평평한 형상을 가질 수 있다.

제1 커버 부재(121)의 두께는 제2 커버 부재(122)의 두께보다 얇을 수 있다. 다만, 제1 커버 부재(121)의 두께는 이에 한정되지 아니하며, 제1 커버 부재(121)의 두께가 제2 커버 부재(122)의 두께와 동일하거나 그보다 클 수도 있다. 여기서 제1 커버 부재(121)가 방열 핀(1211)을 포함한 구조일 경우, 제1 커버 부재(121)의 두께는 방열 핀(1211)의 높이를 제외한 두께일 수 있다.

다만, 제1, 제2 커버 부재(121, 122)의 구조는 이에 한정되지 아니하며, 방열이 용이하기 위한 구조라면 다양하게 변경될 수 있다.

커버 부재(120)는 내부에 냉각 매체가 흐르는 냉각 홈을 커버하기 위한 부재이며, 본체(30)와 안정적인 연결을 위한 커넥터 유닛(25)의 연결 하우징(251)에 비해 상대적으로 낮은 강도를 가질 수 있다. 그에 따라, 커버 부재(120)의 두께(t1)를 연결 하우징(251)의 벽(254)의 두께(t0)보다 얇게 설계할 수 있다. 커버 부재(120)의 두께(t1)는 0.5 mm ~ 1.5 mm 일 수 있다.

커버 부재(120)의 두께(t1)가 얇아짐에 따라, 제3 냉각 채널(113)에 흐르는 냉각 매체에 대한 방열 성능을 향상시킬 수 있다.

커버 부재(120)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 커버 부재(120)는 연결 하우징(251)보다 열 전도율이 높거나 같은 재질일 수 있다. 다만, 커버 부재(120)의 재질은 방열 성능이 우수한 재질이라면 다양하게 채용될 수 있다.

제2 냉각채널(112)과 제3 냉각채널(113)을 연결시키는 연결 채널(2552)은 연결 하우징(251)의 벽(254)에 형성될 수 있다. 연결 채널(2552)은 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)에 연결되지 않는다.

연결 하우징(251)의 벽(254)에는 복수의 신호 라인들(231)을 내부 공간(253)에 삽입시키기 위한 개구부(2551)가 형성될 수 있다. 개구부(2551)는 연결 채널(2552)과 독립적이며, 연결 채널(2552)로부터 이격된다.

연결 하우징(251)은 개구부(2551) 및 연결 채널(2552)이 외부로 노출되는 것을 방지하고 케이블 유닛(23)을 지지하기 위한 지지부(256)를 더 포함할 수 있다.

케이블 유닛(23)은 지지부(256)에 의해 지지되며, 케이블 유닛(23)의 복수의 신호 라인들(231)은 개구부(2551)로 삽입되며, 케이블 유닛(23)에 배치된 제2 냉각채널(112)은 연결 채널(2552)에 연결된다. 연결 채널(2552)은 개구부(2551)와 독립적으로 구성되어 있기 때문에, 연결 채널(2552)에서 냉각 매체가 누설되더라도 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)으로 냉각 매체가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)으로 유입된 냉각 매체로 인해 커넥터 유닛(25)의 회로 기판(257)에 단락이 발생하는 것을 근본적으로 차단할 수 있다.

상술한 실시예에서는 제3 냉각 채널(113)이 연결 하우징(251)의 일 측벽(254)에 형성된 예를 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 연결 하우징(251)의 측벽들(254) 중 2개 이상의 측벽(254)에 형성될 수도 있다.

예를 들어, 도 11 및 도 12를 참조하면, 제3 냉각 채널(113)은 연결 하우징(251)의 양 측벽(2541, 2542)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 홈(2521)의 일부(2521A) 및 제2 냉각 홈(2522)은 연결 하우징(251)의 좌 측벽(2541)에 형성되며, 제1 냉각 홈(2521)의 다른 일부(2521B)는 연결 하우징(251)의 우 측벽(254)에 형성될 수 있다.

도시하지 않았지만, 제1 냉각 홈(2521)의 일부(2521A)는 제1 냉각 홈(2521)의 다른 일부(2521B)에 냉각 매체가 이동 가능하도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 홈(2521)의 일부(2521A)는 제2 냉각 홈(2522)에 냉각 매체가 이동 가능하도록 연결되며, 제2 냉각 홈(2522)은 제1 냉각 홈(2521)의 다른 일부(2521B)에 냉각 매체가 이동 가능하도록 연결될 수 있다.

이 경우, 제1 커버 부재(121)는 복수 개이며, 하나의 제1 커버 부재(121A)는 연결 하우징(251)의 좌 측벽(2541)에 배치되며, 나머지 제1 커버 부재(121B)는 연결 하우징(251)의 우 측벽(2542)에 배치된다.

다시 도 9 및 도 10을 참조하면, 초음파 진단 과정에서 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)에 배치된 회로 기판(257)에서도 의도치 않게 열이 발생할 수 있다. 연결 하우징(251)의 내부 공간(253)에서 발생한 열이 연결 하우징(251)의 외부 표면(252)으로 흐르는 냉각 매체에 전달되는 것을 최소화하기 위하여, 연결 하우징(251)의 내부에 단열 부재(258)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 단열 부재(258)는 연결 하우징(251)의 내부 표면에서 제3 냉각채널(113)에 대향하는 부분에 배치될 수 있다.

더불어, 상술한 실시예들에서는 제3 냉각채널(113)의 냉각 홈이 연결 하우징(251)의 외부 표면(252)에 형성되고 커버 부재(120)의 내부 표면에 형성되지 않은 예를 중심으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지는, 연결 하우징(251)의 외부 표면(252)과 커버 부재(120)의 내부 표면 중 적어도 하나에 형성되는 구조라면 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았지만, 냉각 홈은 연결 하우징(251)의 외부 표면(252)에 형성되지 않고 커버 부재(120)의 내부 표면에 형성되거나, 연결 하우징(251)의 외부 표면(252) 및 커버 부재(120)의 내부 표면 모두에 형성될 수도 있다.

본원 발명의 실시 예 들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 초음파 진단 시스템 20 : 초음프 프로브 장치
30 : 본체 21 : 프로브 유닛
210 : 트랜스듀서 모듈 23 : 케이블 유닛
231 : 신호 라인 25 : 커넥터 유닛
251 : 연결 하우징 252 : 외부 표면
2521, 2521A, 2521B : 제1 냉각 홈 2522 : 제2 냉각 홈
2523 : 제1 단차 2524 : 제2 단차
253 : 내부 공간 254, 2541 , 2542 : 벽
2551 : 개구부 2552 : 연결 채널
256 : 지지부 257 : 회로 기판
258 : 단열 부재 100 : 냉각 유닛
110 : 냉각 채널 111 : 제1 냉각채널
112 : 제2 냉각채널 113 : 제3 냉각채널
120 : 커버 부재 121 : 제1 커버 부재
122 : 제2 커버 부재 130 : 펌프

Claims

초음파 프로브 장치로서,
초음파 신호를 송수신하는 트랜스듀서 모듈을 포함하는 프로브 유닛;
상기 프로브 유닛에 전기적으로 연결된 복수의 신호 라인을 포함하는 케이블 유닛;
상기 케이블 유닛을 초음파 진단 시스템의 본체에 접속하도록 구성된 커넥터 유닛; 및
냉각 매체가 흐르는 경로를 제공하며 상기 프로브 유닛을 냉각시키도록 일부가 상기 프로브 유닛의 내부에 배치된 냉각 채널과, 상기 냉각 채널에서 상기 냉각 매체가 순환되도록 압력을 제공하는 펌프를 포함하는 냉각 유닛;을 포함하며,
상기 냉각 채널은,
상기 프로브 유닛에 배치된 제1 냉각 채널과,
상기 제1 냉각 채널에 연결되며, 상기 케이블 유닛에 배치된 제2 냉각 채널과,
상기 제2 냉각 채널에 연결되며, 상기 커넥터 유닛의 외부 표면의 일부와 상기 외부 표면의 일부를 덮는 커버 부재에 의해 정의된 제3 냉각 채널을 포함하는, 초음파 프로브 장치.
제1항에 있어서,
상기 커넥터 유닛은, 연결 하우징과, 상기 연결 하우징의 내부 공간에 배치되며 상기 복수의 신호 라인에 전기적으로 연결된 회로부를 포함하며,
상기 제3 냉각 채널은 상기 연결 하우징의 외부 표면의 일부와 상기 커버 부재에 의해 정의된, 초음파 프로브 장치.
제2항에 있어서,
상기 연결 하우징의 외부 표면의 일부에는 냉각 매체가 이동 가능한 냉각 홈이 형성된, 초음파 프로브 장치.
제3항에 있어서,
상기 냉각 홈은
냉각 매체가 흐르는 제1 냉각 홈과,
상기 냉각 매체가 이동 가능하도록 상가 제1 냉각 홈에 연결되며, 상기 펌프를 수용하며, 상기 제1 냉각 홈의 제1 깊이보다 큰 제2 깊이를 가지는 제2 냉각 홈을 포함하는, 초음파 프로브 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이의 1/2 배 ~ 1/10 배인 초음파 프로브 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 깊이는 상기 연결 하우징의 내부 공간의 최대 폭의 1/2 배~ 1/10 배인, 초음파 프로브 장치.
제4항에 있어서,
상기 커버 부재는
상기 제1 냉각 홈을 커버하는 제1 커버 부재와,
상기 제2 냉각 홈을 커버하는 제2 커버 부재를 포함하는, 초음파 프로브 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 커버 부재는 외부를 향해 돌출된 복수의 방열 핀을 포함하는, 초음파 프로브 장치.
제8항에 있어서,
상기 제2 커버 부재의 형상은 상기 제1 커버 부재의 형상과 다른, 초음파 프로브 장치.
제1항에 있어서,
상기 커버 부재의 두께는 상기 연결 하우징의 벽 두께보다 작은, 초음파 프로브 장치.
제1항에 있어서,
상기 커버 부재는 알루미늄을 포함하는, 초음파 프로브 장치.
제1항에 있어서,
상기 연결 하우징의 외부 표면에는 상기 커버 부재가 안착되는 단차부가 형성된, 초음파 프로브 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 냉각 채널과 상기 제3 냉각 채널을 연결시키는 연결 채널은, 상기 복수의 신호 라인들이 삽입되는 상기 연결 하우징의 개구부로부터 이격된, 초음파 프로브 장치.
제1항에 있어서,
상기 커넥터 유닛은, 상기 연결 하우징의 내부 표면에서 상기 제3 냉각 채널에 대향하는 부분에 배치된 단열 부재를 더 포함하는, 초음파 프로브 장치.
제1항에 있어서,
상기 커넥터 유닛의 폭은 1 cm ~ 10 cm 인, 초음파 프로브 장치.
제8항에 있어서,
상기 방열 핀의 돌출 높이는 5 mm 이하인, 초음파 프로브 장치.
본체와,
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 초음파 프로브 장치를 포함하는, 초음파 진단 시스템.