WO2017095010A1 - 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법 - Google Patents

초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법 Download PDF

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WO2017095010A1
WO2017095010A1 PCT/KR2016/011102 KR2016011102W WO2017095010A1 WO 2017095010 A1 WO2017095010 A1 WO 2017095010A1 KR 2016011102 W KR2016011102 W KR 2016011102W WO 2017095010 A1 WO2017095010 A1 WO 2017095010A1
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pulse
power supply
unit
signal
adc
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PCT/KR2016/011102
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Inventor
이지훈
윤인호
정지운
Original Assignee
삼성전자(주)
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus and a power management method of an ultrasonic imaging apparatus, and more particularly, to an ultrasonic imaging apparatus and a power management method of an ultrasonic imaging apparatus for reducing noise of an ultrasonic image.
  • the ultrasound apparatus requires a high voltage conversion circuit to transmit a pulse for the ultrasound output, and may reduce the quality of the ultrasound image due to the switching noise generated therein.
  • a decoupling capacitor is added, isolated, and shielded to solve the electro-magnetic interference (EMI) generated in a printed circuit board (PCB). It is common to reduce noise of an ultrasound image by a method such as the above.
  • the portable ultrasound apparatus operates using a battery rather than an external power source, there is a limit in that the usable time is entirely determined by the power consumption of the apparatus.
  • an object of the present invention to provide an ultrasound imaging apparatus and a power management method of an ultrasound imaging apparatus for reducing switching noise generated in a high voltage conversion circuit.
  • another object of the present invention is to provide an ultrasound imaging apparatus and a power management method of an ultrasound imaging apparatus for reducing power consumed during ultrasound diagnosis.
  • an ultrasound imaging apparatus comprising: a transducer for outputting ultrasound for diagnosis of an object; A pulse transmitter for transmitting a pulse signal for outputting ultrasonic waves to the transducer; A pulse receiver for receiving a feedback signal in response to a pulse signal transmitted from the transducer; A pulse power supply for supplying power to the pulse transmitter; Control unit for controlling the pulse power supply unit to control whether or not the power supply to the pulse transmitting unit for at least a portion of the receiving section of the signal transmission and reception section in which the transmission section for transmitting the pulse signal and the receiving section for receiving the feedback signal is repeated periodically It can be achieved by an ultrasonic imaging device comprising a.
  • the high voltage conversion circuit in transmitting a pulse and receiving the reflected feedback signal for the ultrasonic output, is generated by controlling the power supply to the pulser during at least a part of receiving the feedback signal.
  • the control unit may control the pulse power supply unit to cut off the power supply to the pulse transmitter for the entire reception section. Accordingly, the power supply to the pulser is cut off during the entire period of receiving the feedback signal for the pulse, thereby reducing the switching noise generated in the high voltage conversion circuit more effectively than when the power supply is cut off only for the receiving portion. Can be.
  • the pulse power supply unit may include a switching unit that performs a switching operation for DC-DC conversion so that the pulse signal is output, and the control unit may stop the switching operation of the switching unit for at least a partial section of the receiving section. . Accordingly, the switching operation of the DC-DC converter may be controlled to cut off power supply to the pulser during at least a part of receiving the feedback signal.
  • the pulse power supply unit may further include a driving unit controlling a switching operation of the switching unit according to an operation control signal, wherein the control unit is configured to cut off power supply to the pulse transmitter for at least a part of the reception section.
  • the state of the operation control signal input to the can be controlled. Accordingly, the power supply to the pulser may be blocked by a method of controlling the enable signal input to the DC-DC converter in a low state during at least a part of receiving the feedback signal.
  • the switching unit includes a control switch for selectively permitting power supply to the pulse transmitter, and the controller controls the control switch to cut off power supply to the pulse transmitter for at least a portion of the reception section. Can be controlled. Accordingly, the power supply to the pulser may be cut off by a method of turning on a switch provided in the DC-DC converter during at least a part of receiving the feedback signal.
  • the controller may stop the switching operation of the switching unit in a section in which the magnitude of the switching noise generated by the switching unit is greater than or equal to a predetermined value among the receiving sections. Accordingly, the switching noise generated by the DC-DC converter is measured at a predetermined period during the period of receiving the feedback signal, and the power of the DC-DC converter is not supplied to the pulser in the section in which the switching noise is greater than or equal to the predetermined value.
  • the switching operation can be controlled.
  • the apparatus may further include an ADC power supply unit configured to supply power to the ADC, and the controller may control the ADC power supply unit to block power supply to the ADC for at least some sections other than the reception section. Accordingly, the power consumed by supplying power to the ADC can be reduced only during the period of receiving the feedback signal.
  • the pulse power supply unit outputs a first control signal for controlling power supply to the pulse transmitter, and the ADC power supply unit outputs a second control signal for controlling power supply to the ADC, and the first control.
  • the signal and the second control signal may have opposite waveforms in at least some sections of the receiving section. Accordingly, by performing the opposite control operation such that the power supply to the pulser is cut off and the power supply to the ADC is supplied during at least a part of receiving the feedback signal, the switching noise and the power consumption are reduced.
  • the signal transmission / reception section further includes an intermediate section other than the transmission section and the reception section, and the control unit controls the pulse power supply unit to cut off power supply to the pulse transmitter during at least a partial section of the intermediate section. can do. Accordingly, the power consumption can be reduced by cutting off the power supply to the pulser in the section in which the pulse transmission and the feedback signal are not received.
  • a predetermined guard time exists between the transmission section and the reception section, and the control unit may control the pulse power supply unit so that power is supplied to the pulse transmitter during the protection period. Accordingly, power can be supplied to the pulser after the pulse is transmitted until the feedback signal is received, so that the pulse transmission operation can be completed stably.
  • the controller may control the ADC power supply unit so that power is supplied to the ADC prior to a start time of the reception section. Accordingly, power may be supplied to the ADC a little earlier than the point at which the feedback signal is received, so that the ADC may start to operate stably in the receiving section.
  • the pulse receiving unit and the pulse power supply unit may be disposed adjacent to each other. Accordingly, even when circuit elements are disposed adjacent to a limited area PCB, the switching noise generated in the high voltage conversion circuit may be reduced to improve the quality of the ultrasound image generated by the received feedback signal.
  • the battery may further include a battery for supplying source power to the pulse power supply. Accordingly, in the case of using a battery as a power source for the ultrasonic output, it is possible to reduce the switching noise generated in the high voltage conversion circuit to improve the quality of the ultrasound image.
  • the pulse power unit may include a connection unit for receiving source power from an external power supply device. Accordingly, even when the power for the ultrasonic output is supplied from the outside, the switching noise generated in the high voltage conversion circuit can be reduced to improve the quality of the ultrasonic image.
  • a power management method of an ultrasound imaging apparatus comprising: transmitting, by a pulse transmitter, a pulse signal for ultrasound output to a transducer for outputting ultrasound for diagnosis of an object; Receiving, by the pulse receiving unit, a feedback signal corresponding to the pulse signal transmitted from the transducer; Controlling, by the pulse power supply unit, whether or not power is supplied to the pulse transmitter for at least a portion of a signal transmission / reception interval in which a transmission section for transmitting a pulse signal and a reception section for receiving a feedback signal are repeated periodically; It can also be achieved by a power management method of the ultrasonic imaging apparatus comprising.
  • the high voltage conversion circuit in transmitting a pulse and receiving the reflected feedback signal for the ultrasonic output, is generated by controlling the power supply to the pulser during at least a part of receiving the feedback signal.
  • the pulse power supply unit may include a switching unit that performs a switching operation for DC-DC conversion so that the pulse signal is output, and may stop the switching operation of the switching unit in at least a partial section of the receiving section. have. Accordingly, the switching operation of the DC-DC converter may be controlled to cut off power supply to the pulser during at least a part of receiving the feedback signal.
  • the pulse power supply unit may further include a driving unit controlling a switching operation of the switching unit according to an operation control signal, the input operation being input to the driving unit to cut off power supply to the pulse transmitter for at least a part of the receiving section. Controlling the state of the control signal. Accordingly, the power supply to the pulser may be blocked by a method of controlling the enable signal input to the DC-DC converter in a low state during at least a part of receiving the feedback signal.
  • the switching unit includes a control switch for selectively allowing the power supply to the pulse transmitter, and controlling the control switch to block the power supply to the pulse transmitter for at least a portion of the receiving section. It may include. Accordingly, the power supply to the pulser may be cut off by a method of turning on a switch provided in the DC-DC converter during at least a part of receiving the feedback signal.
  • the pulse receiving unit and the pulse power supply unit may be disposed adjacent to each other. Accordingly, even when circuit elements are disposed adjacent to a limited area PCB, the switching noise generated in the high voltage conversion circuit may be reduced to improve the quality of the ultrasound image generated by the received feedback signal.
  • the battery may further include a battery for supplying source power to the pulse power supply. Accordingly, in the case of using the battery as a power source for the ultrasonic output, it is possible to reduce the power consumption by controlling the power supply to the pulser during the receiving period of the feedback signal.
  • the present invention by controlling the power supply to the pulser during the receiving section of the feedback signal, it is possible to reduce the switching noise generated in the high voltage conversion circuit to improve the quality of the ultrasound image. It can be effective.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates an example of a configuration of an ultrasound imaging apparatus in which switching noise is generated in the related art.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasound imaging apparatus for reducing switching noise according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit configuration of a DC-DC converter for power supply control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an example showing a circuit configuration of a DC-DC converter for power supply control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating waveforms of control signals of a pulse power supply unit and an ADC power supply unit in a pulse transmission section and a reception section according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an example showing waveforms of control signals of a pulse power supply unit and an ADC power supply unit in a pulse transmission section and a reception section according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating waveforms of control signals of a pulse power supply unit and an ADC power supply unit in a pulse transmission section and a reception section according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating waveforms of a control signal and a switching signal of a pulse power supply unit in a transmission section and a reception section of a pulse through a plurality of channels according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is an example illustrating a change in quality of an ultrasound image by removing switching noise according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flowchart illustrating a power management method of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a power management method of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a power management method of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may include a pulse power supply 11, a pulse transmitter / receiver 12, a transducer 13, and a controller ( 14), an analog-digital converter (ADC) power supply unit 15, an ADC 16, an image processing unit 17, and a communication unit 18 may be further included, and may further include a storage unit 19.
  • the pulse transmitter / receiver 12 includes the configuration of the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention may communicate with the external display apparatus 20 through the communication unit 18.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention may further include a light source (not shown).
  • a light source for example, at least one light source for generating light of a specific wavelength may be used as the light source.
  • a plurality of light sources for generating light of different wavelengths may be used as the light source.
  • the wavelength of light generated by the light source may be selected in consideration of a target in the object.
  • a light source may be implemented by a semiconductor laser (LD), a light emitting diode (LED), a solid state laser, a gas laser, an optical fiber, or a combination thereof.
  • the configuration included in the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented by including additional components.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention transmits an ultrasound signal from a body surface of an object toward a predetermined tissue in the body, and uses the information of the ultrasonic feedback signal reflected from the tissue of the body to detect a monolayer or Means a device for obtaining an image of blood flow. Specifically, when the ultrasound imaging apparatus 10 transmits ultrasound in the range of several hundreds to hundreds of MHz to a specific area inside the patient's body, the ultrasound is partially reflected from layers between different tissues. Ultrasound is reflected in anatomical entities with a density change inside the body, for example, blood cells in blood plasma, small tissues in organs, and the like.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may be implemented in various forms.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may be implemented in the form of a mobile terminal or a fixed terminal.
  • the ultrasound image generated by the ultrasound imaging apparatus 10 may be transmitted to the connected display apparatus 20 to display the ultrasound image.
  • the connected display device 20 is, for example, a smart phone (tablet), tablet (tablet), smart TV (smart TV), desktop computer (desktop computer), laptop computer (laptop computer), PDA (personal digital) assistant) or the like.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may exchange medical image data with a hospital server or another medical apparatus in a hospital connected through a PACS (Picture Archiving and Communication System). Also, the ultrasound imaging apparatus 10 may perform data communication with a server or the like according to a digital imaging and communications in medicine (DICOM) standard.
  • DICOM digital imaging and communications in medicine
  • the display apparatus 20 connected to the ultrasound imaging apparatus 10 may include a touch screen.
  • the touch screen may be configured to detect a touch input position, a touched area, and a touch input.
  • the touch screen may be configured to detect proximity touch as well as real-touch.
  • the direct touch is a touch pen (eg, a pointing device, a stylus, a haptic pen, an electronic pen, etc.) that is actually provided on the screen as a user's body (for example, a finger) or a touch tool. Say it is touched.
  • the proximity touch refers to a case in which the user's body or a touch tool does not actually touch the screen but approaches a predetermined distance from the screen (for example, when the detectable distance is 30 mm or less).
  • the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention outputs ultrasound for diagnosing the object 21 through the transducer 13.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 transmits a pulse signal for outputting ultrasound to the transducer 13 and receives a feedback signal in response to the pulse signal transmitted from the transducer 13.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may include a pulse transmitter for transmitting a pulse to at least a portion of a signal transmission / reception section in which a transmission section for transmitting a pulse signal and a reception section for receiving a feedback signal are periodically repeated ( 121 to control whether or not to supply power.
  • the high voltage by controlling the power supply to the pulser for transmitting the pulse during at least a portion of receiving the feedback signal.
  • the transducer 13 outputs ultrasound waves for diagnosis of the object 21.
  • the transducer 13 is a part in contact with the object 21 and transmits ultrasonic waves to the object 21 and receives a feedback signal of ultrasonic waves reflected from the object 21.
  • the transducer 13 includes a transducer array in which a plurality of elements that mutually convert ultrasonic waves and electrical signals are arranged in a predetermined form.
  • the transducer array may include a plurality of piezoelectric elements as a plurality of devices.
  • the plurality of piezoelectric elements may be formed by dividing the piezoelectric material into a plurality of pieces.
  • the piezoelectric material may be manufactured by dicing a long formed piezoelectric material or by pressing a piezoelectric material with a metal mold to form the piezoelectric material. have.
  • the piezoelectric material may be a piezoelectric ceramic causing a piezo phenomenon, a single crystal, a composite piezoelectric material in which the material and the polymer are combined, and the like.
  • the plurality of devices may be arranged in a linear array or in a curve array.
  • the plurality of devices may be arranged in a multi-layer type, that is, a double layer or multiple layers (phased array).
  • the arrangement of the plurality of devices may be variously set according to the intention of the designer, and a cover for covering the plurality of devices may be provided on the arranged devices.
  • the transducer 13 may be, for example, a piezoelectric ultrasonic transducer using a piezoelectric effect of a piezoelectric material, a capacitive micromachined ultrasonic transducer which converts an ultrasonic signal and an electrical signal with a change in capacitance.
  • cMUT piezoelectric ultrasonic transducer using a piezoelectric effect of a piezoelectric material
  • mMUT magnetic micromachined ultrasonic transducer
  • optical ultrasonic detectors that convert ultrasonic and electrical signals with changes in optical properties
  • Various types of ultrasonic transducers may be used.
  • the case where the transducer 13 includes a plurality of elements arranged in one dimension on a plane perpendicular to the ultrasonic propagation direction is called a one-dimensional transducer array.
  • the one-dimensional transducer array may be a linear array or a curve array.
  • One-dimensional transducer arrays are easy to manufacture and have a low manufacturing cost.
  • the plurality of elements of the transducer 13 may be arranged two-dimensionally on a plane perpendicular to the ultrasonic propagation direction, which is called a two-dimensional transducer array.
  • the two-dimensional transducer array can be a straight array or a curved array.
  • the two-dimensional transducer array transmits to the object 21 along an external scan line for transmitting ultrasonic waves by appropriately delaying the input time of signals input to each element.
  • the stereoscopic image is obtained using a plurality of feedback signals. Therefore, the 2D transducer array may be easier to implement a 3D stereoscopic image.
  • the transducer array generates an ultrasonic signal according to the control signal, and irradiates the generated ultrasonic signal into the object 21.
  • the ultrasound feedback signal reflected from a specific tissue (eg, a lesion) in the object 21 is received, that is, detected.
  • the reflected ultrasonic waves vibrate the transducer 13, and the transducer 13 outputs electrical pulses according to the vibrations.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 generates an ultrasound image signal by the output electrical pulses and processes the ultrasound image signal to display the ultrasound image through the display device 20 connected to the ultrasound imaging apparatus 10.
  • displaying an ultrasound image when the anatomical tissues have different ultrasonic reflection characteristics from each other, for example, in an ultrasound image of a B mode (brightness mode), the anatomical tissues are displayed with different brightness values.
  • the pulse transmitter 12 includes a pulse transmitter 121 and a pulse receiver 122 capable of transmitting and receiving a signal with the transducer 13.
  • the pulse transmitter 121 transmits a pulse signal for outputting ultrasonic waves to the transducer 13, and the pulse receiver 122 receives a feedback signal in response to the pulse signal transmitted from the transducer 13.
  • the pulse transmitter 12 may be implemented as an AFE in which the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122 are combined into one.
  • the pulse transmitter 12 may be implemented in a form in which the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122 are separately separated.
  • the pulse transmitter 12 of the present invention performs the operations of the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122 regardless of whether the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122 are separated in hardware. It can be implemented to.
  • the pulse transmitter 121 is implemented as a pulser for transmitting a pulse, which is an electrical signal, to the transducer 13.
  • a pulse which is an electrical signal
  • the transducer 13 When the pulse transmitter 121 transmits a pulse signal to the transducer 13, the transducer 13 outputs an ultrasonic wave corresponding to the pulse signal to the object 21.
  • the transducer 13 transmits the electrical signal converted from the ultrasonic feedback signal received from the object 21 to the pulse receiver 122. That is, the pulse receiving unit 122 receives the electrical signal of the ultrasonic feedback signal corresponding to the transmitted pulse signal from the transducer 13.
  • the pulse transmitter / receiver 12 includes a multi-channel transceiver for transmitting and receiving signals through a plurality of channels.
  • the pulse transmitter / receiver 12 may be implemented with an application specific integrated circuit (ASIC) such as a 64 channel transceiver, a 128 channel transceiver, or the like.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • An ASIC means a custom integrated circuit for a user to use for a specific purpose.
  • the ASIC operates as an analog front-end (AFE).
  • the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122 included in the pulse transmitter 12 may be implemented as a single ASIC.
  • the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122 may be implemented as separate ASICs.
  • the pulse power supply unit 11 supplies power to the pulse transmitter 121.
  • the pulse power supply unit 11 includes a power input unit (not shown) for receiving a source power, a rectification smoothing unit (not shown) for rectifying and smoothing the input source power, and a voltage level output by the rectifying smoothing unit. It includes a configuration of a power conversion unit (not shown) for converting and supplying power to the pulse transmitting unit 121.
  • the power input unit may receive source power from a battery accommodated in an inner space of the ultrasound imaging apparatus 10.
  • the power input unit may receive the source power from an external power supply device (not shown).
  • the power input unit may receive source power from an external power supply device through a connection unit (not shown).
  • the power input unit may further include a power filter unit filtering the input source power to remove noise.
  • the rectification smoothing unit rectifies and smoothes the filtered source power inputted from the power input unit and outputs the rectified power.
  • the rectifying smoother converts AC into direct current by rectifying the current output from the power input unit.
  • the rectification smoothing unit may include a configuration of the bridge diode, through which the rectification current can be rectified.
  • the rectifying smoother may include a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage output by rectifying the current output through the power input unit.
  • the rectifying smoother boosts the voltage charged in the smoothing capacitor to improve the power factor of the pulse power supply 13.
  • the power converter converts the level of the voltage output by the rectification smoothing unit to supply power to the pulse transmitter / receiver 12.
  • the power converter may supply power to the pulse transmitter 121.
  • the power converter may include a DC-DC converter that converts the level of the DC voltage output by the rectifying smoother to output another level of DC voltage.
  • the DC-DC converter 90 of the power conversion unit may include a DC / DC controller 92, a switching element (FET) 93, an inductor 94, and the like. It can be implemented to include the configuration of diodes 95.
  • FET switching element
  • the switching element (FET) 93 performs a switching operation for DC-DC conversion such that the pulse signal Tx is output to the pulse transmitter 121, and, for example, a + 40V pulse signal Tx by the switching operation. Alternatively, a pulse signal Tx of -40V may be output.
  • the DC-DC controller 92 controls the switching operation of the switching element 93 according to the operation control signal 91, and the operation control signal 91 may be implemented as an enable signal, for example.
  • the state of the operation control signal 91 may be adjusted to high so that the switching operation of the switching element 93 may be performed.
  • the state of the operation control signal 91 may be set low. ), The switching operation of the switching element 93 can be stopped.
  • the DC-DC converter 100 may include a DC-DC controller 101, a switching element (FET) 102, a control switch 103, and an inductor ( 104 and diode 105 may be implemented.
  • the switching element (FET) 102 performs a switching operation for DC-DC conversion such that the pulse signal Tx is output to the pulse transmitter 121, and, for example, a + 40V pulse signal ( Tx) or a pulse signal Tx of -40V can be output.
  • the control switch 103 is configured to selectively allow power supply to the pulse transmitter 121, and may be switched to an on or off state.
  • the DC-DC controller 101 may turn off the control switch 103 so that power is supplied to the pulse transmitter 121. That is, the control switch 103 may be turned off so that the power supply operation to the pulse transmitter 121 is turned on. As another example, the DC-DC controller 101 may turn on the control switch 103 so that the power supply to the pulse transmitter 121 is cut off. That is, the control switch 103 may be turned on so that the power supply operation to the pulse transmitter 121 is turned off.
  • the pulse power supply unit 11 may configure a power supply circuit in the form of FIG. 9 or FIG. 10 to supply power to the pulse transmitter 121.
  • the implementation method of the power supply circuit of the pulse power supply unit 11 is not limited thereto, and may be implemented in various forms.
  • the controller 14 controls whether the power supply to the pulse transmitter 121 is supplied to at least a part of the reception section of the signal transmission / reception section where the transmission section for transmitting the pulse signal and the reception section for receiving the feedback signal are periodically repeated.
  • the pulse power supply unit 11 is controlled.
  • the controller 14 may control the pulse power supply unit 11 to cut off the power supply to the pulse transmitter 121 for the entire reception section for receiving the feedback signal.
  • the pulse transmitter 121 is disabled by disabling the pulse power supply control signal 113 for the entire reception section 116 where the feedback signal 112, which is a pulse reception signal, is received. Can be turned off.
  • the DC-DC controller 92 adjusts the state of the operation control signal 91 to low to switch. The switching operation of the element 93 may be stopped.
  • the control switch such that the DC-DC controller 101 cuts off the power supply to the pulse transmitter 121.
  • the controller 14 may control the pulse power supply unit 11 to cut off the power supply to the pulse transmitter 121 for a portion of the reception section 116 that receives the feedback signal.
  • the pulse transmitter 121 is disabled by disabling the pulse power supply control signal 113 during a part of the reception section 116 where the feedback signal 112, which is a pulse reception signal, is received. Can be turned off.
  • control unit 14 may cut off the power supply to the pulse transmitter 121 for an intermediate section other than the transmission section for transmitting the pulse signal and the reception section for receiving the feedback signal among the signal transmission and reception sections. (11) can be controlled. As shown in FIG. 13, the pulse power supply control is also performed in the intermediate section 119 which is a section other than the transmission section 115 where the pulse transmission signal 111 is transmitted and the reception section 116 where the feedback signal 112 is received.
  • the power supply to the pulse transmitter 121 may be interrupted by disabling the signal 113.
  • the ultrasonic imaging apparatus 10 reduces the switching noise generated in the high voltage conversion circuit by cutting off the power supply to the pulser for all or part of the reception section of the feedback signal. In this case, the quality of the ultrasound image may be improved and power consumption may be reduced.
  • the ultrasonic imaging apparatus 10 of the present invention can reduce power consumption by controlling the power supply to the ADC 16 as well as the pulse transmitter 121.
  • the analog-to-digital converter (ADC) 16 performs analog-to-digital conversion on the feedback signal received from the transducer 13. That is, when the pulse transmitter 121 transmits a pulse signal to the transducer 13, the pulse receiver 122 receives a feedback signal corresponding to the transmitted pulse signal from the transducer 13 and outputs the feedback signal to the ADC 16. In addition, the ADC 16 may analog-digital convert the output feedback signal to form a digital signal.
  • the ADC power supply unit 15 supplies power to the ADC 16.
  • the ADC power supply unit 15 includes an ADC power input unit (not shown) for receiving source power, an ADC rectification smoothing unit (not shown) for rectifying and smoothing the input source power, and an ADC rectification smoothing unit (not shown). And a configuration of an ADC power converter (not shown) for converting the level of the voltage output by the power supply to the ADC 16.
  • the ADC power input unit may receive source power from a battery accommodated in an inner space of the ultrasound imaging apparatus 10.
  • the ADC power input unit may receive a source power from an external power supply (not shown).
  • the ADC power input unit may further include an ADC power filter unit configured to filter input source power to remove noise.
  • the ADC rectification smoothing unit rectifies and smoothes the filtered source power input from the ADC power input unit and outputs the rectified and smoothed source power.
  • the ADC rectification smoothing unit converts AC into direct current by rectifying the current output from the ADC power input unit.
  • the ADC rectification smoother may comprise a bridge diode, through which current can be rectified.
  • the ADC rectification smoothing unit may include a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage output by rectifying the current output through the ADC power input unit.
  • the ADC rectification smoothing unit boosts the voltage charged in the smoothing capacitor to improve the power factor of the ADC 16.
  • the ADC power converter converts the level of the voltage output by the ADC rectification smoother to supply power to the ADC 16.
  • the ADC power converter may include, for example, a DC-DC converter (not shown) for converting the level of the DC voltage output by the ADC rectifying smoother to output another level of DC voltage.
  • the ADC power supply unit 15 supplies power to the ADC 16.
  • the ADC power supply unit 15 may include an ADC switching unit (not shown) that performs a switching operation for controlling the power supply to the ADC 16.
  • the ADC switching unit may be implemented as a switching element (FET) of a DC-DC converter that converts a voltage level and supplies power to the ADC 16, and DC-DC to supply power to the ADC 16. The switching operation for the conversion may be performed.
  • the ADC power supply unit may further include an ADC driver (not shown) for controlling the switching operation of the ADC switching unit according to the operation control signal.
  • the operation control signal may be implemented as an enable signal, for example.
  • the ADC driver may be implemented by a DC-DC controller (not shown) included in the DC-DC converter, and may control the switching operation of the switching element according to the operation control signal. That is, the switching operation of the switching element may be performed by adjusting the state of the operation control signal to high, or the switching operation of the switching element may be stopped by adjusting the state of the operation control signal to low.
  • the ADC switching unit may include an ADC control switch for selectively allowing power supply to the ADC 16.
  • the DC-DC controller may turn off the ADC control switch so that power is supplied to the ADC 16, or turn on the ADC control switch so that the power supply to the ADC 16 is cut off.
  • the control unit 14 controls the ADC power supply unit 15 to cut off power supply to the ADC 16 for at least some sections other than the reception section.
  • the controller 14 may control the ADC power supply unit 15 to block power supply to the ADC 16 for a section other than a reception section for receiving a feedback signal. As shown in Figs. 11 to 13, by disabling the ADC power supply control signal 114 for a section other than the reception section 116 where the feedback signal 112, which is a pulse reception signal, is received. The power supply to the ADC 16 can be cut off. Accordingly, the ADC 16 operates only during the reception section 116 in which the ADC 16 performs the analog-to-digital conversion, thereby increasing the power supply efficiency.
  • the controller 14 may control the ADC power supply unit 15 so that power is supplied to the ADC 16 prior to the start time of the reception section.
  • the ADC power supply control signal 114 is enabled for a predetermined guard time, which is a period between the transmission section 115 and the reception section 116.
  • the power supply may be supplied such that the ADC 16 is driven in advance to perform an operation.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 allows power to be supplied to the ADC 16 during a reception period of a feedback signal, and supplies power to the ADC 16 for a period other than the reception period. By blocking, there is an effect of reducing the power consumption and reducing the switching noise to improve the quality of the ultrasound image.
  • the image processor 17 generates an ultrasound image signal based on the feedback signal received through the transducer 13.
  • the image processor 17 may support a plurality of modes and generate an ultrasound image corresponding to each mode.
  • the type of the ultrasound image is a B mode (brightness mode) image representing the magnitude of the ultrasonic feedback signal reflected from the object, a Doppler mode representing the image of the moving object in a spectral form using the Doppler effect.
  • M mode motion mode
  • elastic mode showing the difference in response between applying and not applying pressure to the object
  • the Doppler effect By using it can be divided into a C mode (color mode) image for expressing the speed of the moving object in color.
  • the type of the ultrasound image may be classified into an image of 1D, 2D, 3D, and 4D modes according to the displayed dimension.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may include a configuration of the storage 19.
  • the storage unit 19 is a memory provided in the ultrasound imaging apparatus 10 and may be implemented as a nonvolatile storage medium such as a flash memory.
  • the storage unit 19 stores the ultrasound image data generated by the image processor 17 and data related to the ultrasound image.
  • Data stored in the storage unit 19 is not limited by the embodiment of the present invention, and may store all data related to generation, output, and management of an ultrasound image.
  • the communication unit 18 may communicate with the external display device 20, and for example, communicate with the external display device 20 by a wireless communication method such as Wi-Fi or Bluetooth.
  • the controller 14 may transmit the ultrasound image signal generated by the image processor 17 to the external display device 20 through the communication unit 18. Accordingly, the ultrasound imaging apparatus 10 may display the ultrasound image generated through diagnosis of the object through a display device such as a connected smartphone or tablet.
  • the configuration of the ultrasonic imaging apparatus 10 according to an embodiment of the present invention can be implemented in other electronic devices. That is, the present invention may be applied to a portable electronic device using a battery as a power source, such as a stylus pen, such as the ultrasonic imaging apparatus 10 of the present invention.
  • a charging battery is built in as a input tool for a display, and when a voltage higher than a battery supply voltage is required for outputting an input signal, a high voltage conversion circuit is constructed by the DC-DC converter configuration of the present invention. It is possible to reduce the switching noise generated at.
  • the battery may further include a battery for supplying source power to the pulse power supply. Accordingly, in the case of using the battery as a power source for the ultrasonic output, it is possible to reduce the power consumption by controlling the power supply to the pulser during the receiving period of the feedback signal.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 includes a pulse power supply unit 11, a pulse transmission / reception unit 12, a transducer 13, a control unit 14, an ADC power supply unit 15, and an ADC 16. And a communication unit 18.
  • the pulse transmitter / receiver 12 includes the configuration of the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may communicate with the external display apparatus 20 through the communication unit 18. Since each component of the ultrasound imaging apparatus 10 of FIG. 2 is the same as each component of the ultrasound imaging apparatus 10 of FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted and only differences will be described.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may cause the display apparatus 20 to perform an image processing function of generating an ultrasound image signal based on a feedback signal received through the transducer 13. That is, the controller 14 may control the communication unit 18 to transmit the feedback signal of the digitally converted ultrasonic waves through the ADC 16 to the display apparatus 20.
  • the display apparatus 20 may generate a feedback signal received from the ultrasound imaging apparatus 10 as an ultrasound image corresponding to a B mode, a C mode, a Doppler mode, or the like.
  • the display apparatus 20 may include an image processor supporting each mode.
  • the controller 14 may control the pulse power supply unit 11 to cut off the power supply to the pulse transmitter 12 for at least a portion of the reception section for receiving the feedback signal.
  • the controller 14 may control the ADC power supply unit 15 to cut off power supply to the ADC 16 for at least some sections other than the reception section for receiving the feedback signal. Accordingly, the switching noise generated in the high voltage conversion circuit can be reduced to improve the quality of the ultrasound image, and the power consumption can be reduced.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 includes a pulse power supply unit 11, a pulse transmission and reception unit 12, a transducer 13, a control unit 14, an ADC power supply unit 15, and an ADC 16. , An image processor 17 and a display 171.
  • the pulse transmitter / receiver 12 includes the configuration of the pulse transmitter 121 and the pulse receiver 122. Since each component of the ultrasound imaging apparatus 10 of FIG. 3 is the same as each component of the ultrasound imaging apparatus 10 of FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted and only differences will be described.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may further include a display unit 171, in which the controller 14 displays an ultrasound image based on the ultrasound image signal generated by the image processor 17.
  • the unit 171 may be controlled to display. That is, the ultrasound image generated by the ultrasound imaging apparatus 10 may be displayed on the ultrasound imaging apparatus 10 itself without displaying the ultrasound image through an external display device, so that the ultrasound image may be directly displayed. . Accordingly, there is a convenience that the user can simultaneously perform the ultrasound diagnosis and confirmation of the ultrasound image through the ultrasound imaging apparatus 10.
  • the controller 14 may control the pulse power supply unit 11 to cut off the power supply to the pulse transmitter 12 for at least a portion of the reception section for receiving the feedback signal.
  • the controller 14 may control the ADC power supply unit 15 to cut off power supply to the ADC 16 for at least some sections other than the reception section for receiving the feedback signal. Accordingly, the switching noise generated in the high voltage conversion circuit can be reduced to improve the quality of the ultrasound image, and the power consumption can be reduced.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 includes a pulse power supply 11, a pulse transmitter / receiver 12, a transducer 13, a controller 14, an ADC power supply 15, and an ADC 16. And a connection 181.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may be connected to the display apparatus 20 through the connection unit 181.
  • the connection unit 181 may be implemented as a USB jack for connecting an external device. Since each component of the ultrasound imaging apparatus 10 of FIG. 4 is the same as each component of the ultrasound imaging apparatus 10 of FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted and only differences will be described.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may be connected to the external display apparatus 20, for example, a computer, a laptop, or the like through the connection unit 181 by wire.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may allow the display apparatus 20 to perform an image processing function of generating an ultrasound image signal based on a feedback signal received through the transducer 13. That is, the controller 14 may transmit the feedback signal of the digitally converted ultrasonic wave through the ADC 16 to the display device 20 through the connection unit 181.
  • the display apparatus 20 may generate a feedback signal received from the ultrasound imaging apparatus 10 through the connection unit 181 as an ultrasound image corresponding to the B mode, the C mode, the Doppler mode, or the like.
  • the display apparatus 20 may include an image processor supporting each mode.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 includes a pulse power supply unit 11, a pulse transmission and reception unit 12, a transducer 13, a control unit 14, an ADC power supply unit 15, and an ADC 16. And a communication unit 18.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may communicate with the display apparatus 20 through the communication unit 18. Since each component of the ultrasound imaging apparatus 10 of FIG. 5 is the same as each component of the ultrasound imaging apparatus 10 of FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted and only differences will be described.
  • the pulse power supply unit 11 and the ADC power supply unit 15 may receive source power from an external power supply device 30.
  • the power supply can be more stably provided in terms of power supply time.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 includes a transducer 13, a transducer connector 61, a pulse power supply unit 11, a pulse transmission / reception unit 12, an ADC power supply unit 15, and an ADC ( 16), a processor 141, a processor power supply 142, a USB connector 63, a battery charger 64, a memory 66, and a communication unit 67.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention may be provided as a portable device, rather than a large cart type device.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention may be provided with a battery device in the device to receive the source power.
  • the transducer 13 outputs ultrasound waves for diagnosing an object.
  • the transducer 13 is a part contacting the object, and transmits the ultrasound to the object and receives a feedback signal of the ultrasound reflected from the object.
  • the transducer 13 includes a transducer array in which a plurality of elements that mutually convert ultrasonic waves and electrical signals are arranged in a predetermined form.
  • the transducer array generates an ultrasonic signal according to the control signal and irradiates the generated ultrasonic signal into the object.
  • the ultrasound feedback signal reflected from a specific tissue (eg, a lesion) in the object is received, that is, detected.
  • the reflected ultrasonic waves vibrate the transducer 13, and the transducer 13 outputs electrical pulses according to the vibrations.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 generates an ultrasound image signal by the output electrical pulses.
  • the pulse transmitter 12 includes a pulse transmitter (not shown) and a pulse receiver (not shown) capable of transmitting and receiving signals through the transducer 13 and a plurality of channels.
  • the pulse transmitter / receiver 12 may be implemented with an application specific integrated circuit (ASIC) such as a 64 channel transceiver, a 128 channel transceiver, or the like.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the pulse transmitter transmits a pulse signal for outputting ultrasonic waves to the transducer 13, and the pulse receiver receives a feedback signal in response to the pulse signal transmitted from the transducer 13.
  • the pulse transmitter and the pulse receiver may be provided as one ASIC, or may be provided as separate ASICs.
  • the transducer connector 61 connects the transducer 13 and the pulse transmitter / receiver 12.
  • the pulse transmitter transmits a pulse signal for outputting ultrasonic waves to the transducer 13 through the transducer connector 61.
  • the pulse receiver receives the feedback signal in response to the pulse signal transmitted from the transducer 13 through the transducer connector 61.
  • the transducer connector 61 may be implemented to be exposed to the outside, and at this time, the transducer 13 may be implemented to be detachable by the transducer connector 61.
  • the pulse power supply unit 11 supplies power to the pulse transmitter.
  • the pulse power supply unit 11 includes a DC-DC converter which performs DC-DC conversion so that a pulse signal is output.
  • the pulse power supply unit 11 may include two DC-DC converters that output pulse signals Tx of different voltages to generate transmission ultrasound having a pulse waveform having a predetermined amplitude.
  • the pulse power supply 11 may include a first DC-DC converter and a second DC-DC converter, and each of the first DC-DC converter and the second DC-DC converter may output pulse signals Tx of different voltages. You can print The first DC-DC converter may output a pulse signal Tx of +40 volts (V) by performing a switching operation for DC-DC conversion.
  • the second DC-DC converter may output a pulse signal Tx of ⁇ 40 volts (V) by performing a switching operation for DC-DC conversion.
  • the pulse transmitter 121 supplies the +40 volt (V) pulse signal Tx and the -40 volt (V) pulse signal Tx received from each of the first DC-DC converter and the second DC-DC converter.
  • the transmission ultrasound having the pulse waveform of the predetermined amplitude can be generated and output to the transducer 13.
  • the pulse power supply unit 11 may include a switching unit that performs a switching operation for DC-DC conversion so that a pulse signal is output.
  • the switching unit may be implemented as a switching element (FET) provided in the DC-DC converter.
  • the pulse power supply unit 11 may further include a driving unit to control the switching operation of the switching unit according to the operation control signal.
  • the driving unit may be implemented as a DC-DC controller provided in the DC-DC converter.
  • the switching unit may include a control switch for selectively allowing the power supply to the pulse transmitting unit.
  • the control switch may be provided in front of the switching element FET in the DC-DC converter to control the switching of the switching element FET to operate or stop.
  • the processor 141 controls each of the components in the ultrasound imaging apparatus 10.
  • the processor 141 may be implemented including at least one process module.
  • the processor 141 may be supplied with power through the processor power unit 142.
  • the processor 141 may control the pulse power supply unit 11 to control whether or not the power supply to the pulse transmitter is supplied to at least a portion of a reception section in which a feedback signal corresponding to the transmitted pulse signal is received. That is, the power supply to the pulse transmitter may be cut off during the receiving section in which the feedback signal for generating the ultrasound image is received, thereby reducing the switching noise generated in the high voltage conversion circuit, thereby improving the quality of the ultrasound image.
  • the processor 141 may interrupt the power supply to the pulse transmitter by stopping the switching operation of the switching unit of the pulse power unit 11 for at least a portion of the reception section. For example, the processor 141 may cut the supply of power to the pulse transmitter by adjusting the state of the operation control signal input to the driver to at least a portion of the reception section. As another example, the processor 141 may block the power supply to the pulse transmitter by turning on the control switch for at least some sections of the reception section.
  • the processor 141 may control the pulse power supply unit 11 to block the power supply to the pulse transmitter for the entire reception section of the feedback signal. Accordingly, the power is not supplied to the pulse transmitter in the entire receiving section for receiving the feedback signal, so that switching noise is not affected in generating the ultrasound image.
  • the processor 141 may stop the switching operation of the switching unit for a section in which the magnitude of the switching noise generated in the switching unit is greater than or equal to a predetermined value among the receiving sections of the feedback signal. That is, in the receiving section of the feedback signal, the switching noise generated by the switching unit of the pulse power supply unit 11 is measured at predetermined intervals, and the power is not supplied to the pulse transmitting unit for the section in which the measured switching noise is equal to or greater than a preset value. can do. Accordingly, it is possible to efficiently control the power supply to the pulse transmitter by detecting a reception section in which switching noise is largely generated.
  • the analog-to-digital converter (ADC) 16 performs analog-to-digital conversion on the feedback signal received from the transducer 13. That is, when the pulse transmitting unit transmits the pulse signal to the transducer 13, the pulse receiving unit receives the feedback signal corresponding to the transmitted pulse signal from the transducer 13 and outputs it to the ADC 16, and the ADC 16
  • the analog-to-digital conversion of the output feedback signal can form a digital signal.
  • the ADC power supply unit 15 supplies power to the ADC 16.
  • the ADC power supply unit 15 may include an ADC switching unit that performs a switching operation for controlling the power supply to the ADC 16.
  • the ADC power supply unit 15 may further include an ADC driver for controlling the switching operation of the ADC switching unit according to the operation control signal.
  • the ADC switching unit may include a control switch for selectively allowing the power supply to the ADC (16).
  • the processor 141 may control the ADC power supply unit 15 to cut off power supply to the ADC 16 for at least some sections other than the reception section of the feedback signal. That is, the power is supplied to the ADC 16 during a reception section in which a feedback signal for generating an ultrasound image is received, and the power consumed by cutting off the power supply to the ADC 16 in at least some sections other than the reception section. There is a saving effect.
  • the processor 141 may cut off the power supply to the ADC 16 by stopping the switching operation of the ADC switching unit for at least some sections other than the receiving section. For example, the processor 141 may block the supply of power to the ADC 16 by adjusting the state of the operation control signal input to the ADC driver to a low level for at least a portion of the reception section. As another example, the processor 141 may cut off power supply to the ADC 16 by turning on the ADC control switch for at least some sections of the reception section.
  • the pulse receiving unit and the pulse power supply unit 11 may be implemented to be adjacent to each other.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention is implemented as a portable terminal
  • the pulse transmitter / receiver 12 and the pulse power source 11 may be disposed adjacent to each other.
  • the pulse receiving unit receiving the feedback signal of the ultrasonic pulse is affected by the generation of the ultrasonic image due to the switching noise generated by the pulse power supply unit (11). Therefore, by not allowing the pulse power supply 11 to supply power to the pulse transmitter while the pulse receiver receives the feedback signal, it is possible to reduce the influence of switching noise in the generation of the ultrasound image.
  • the battery charger 64 is configured to accommodate a battery for supplying source power to the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention.
  • the battery accommodated in the battery charger 64 may supply power to the pulse power supply unit 11, the ADC power supply unit 15, and the processor power supply unit 142.
  • the battery may serve to supply power to all components requiring power supply among the internal components of the ultrasound imaging apparatus 10. Since the power usage time is limited when the battery is powered by the battery, power consumption by the battery may be reduced by cutting off the power supply to the pulse transmitter during a receiving section for receiving the feedback signal.
  • the USB connector 63 connects the ultrasound imaging apparatus 10 to an external device.
  • the USB connection unit 63 may be implemented by, for example, a USB jack.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 may be connected to an external display device, for example, a computer, a laptop, or the like through the USB connector 63.
  • the feedback signal of the ultrasonically digitally converted through the ADC 16 is transmitted to the display device through the USB connection unit 63, and the image processing function for generating the ultrasound image signal may be performed in the display device.
  • the memory 66 stores ultrasound image data generated by the ultrasound imaging apparatus 10 and data related to the ultrasound image.
  • the memory 66 may be implemented as a nonvolatile storage medium such as, for example, a flash memory. Data stored in the memory 66 is not limited by the embodiment of the present invention, and may store all data related to generation, output, and management of an ultrasound image.
  • the communication unit 67 allows the ultrasound imaging apparatus 10 to communicate with an external device.
  • the communication unit 67 may be implemented as a Wi-Fi module, and may communicate with an external device through a Wi-Fi connection.
  • the feedback signal of the ultrasonically digitally converted through the ADC 16 may be transmitted to an external display device through a Wi-Fi connection, and the display device may perform an image processing function for generating an ultrasound image signal.
  • the pulse transmitter 121 transmits a pulse signal to the transducer 13
  • the pulse receiver 122 corresponds to the pulse signal transmitted from the transducer 13.
  • the ADC 16 converts the received feedback signal into a digital signal and transmits it to the process 141.
  • the processor 141 processes this to generate an ultrasound image.
  • the ultrasound image generated by the processor 141 is displayed on the display 171 and provided to the user.
  • the display 171 may be a component included in the ultrasound imaging apparatus or may be a configuration of an external display apparatus connected to the ultrasound imaging apparatus.
  • the pulse power supply unit 11 when the pulse transmitter 121 transmits a pulse signal and the pulse receiver 122 receives a feedback signal, power is continuously supplied to the pulse transmitter 121. In this case, switching noise generated by the conversion circuit of the pulse power supply unit 11 may affect the feedback signal received by the pulse receiver 122, thereby reducing the quality of the generated ultrasound image.
  • the pulse transmitter 121 transmits a pulse signal, and the pulse receiver 122 receives the feedback signal, so that power is continuously supplied to the ADC 16.
  • the ADC 16 performs analog-to-digital conversion only while the feedback signal is received.
  • the ADC 16 supplies power to the ADC 16 in all sections, unused power is consumed.
  • the ultrasonic imaging apparatus includes a transducer 13, a pulse transmitter 121, a pulse receiver 122, a pulse power supply 11, an ADC 16, and an ADC power supply 15. And a processor 141 and a display 171.
  • the pulse transmitter 121 transmits a pulse signal to the transducer 13, and the pulse receiver 122 receives a feedback signal in response to the pulse signal transmitted from the transducer 13.
  • the ADC 16 converts the received feedback signal into a digital signal and transmits it to the process 141.
  • the processor 141 processes this to generate an ultrasound image.
  • the ultrasound image generated by the processor 141 is displayed on the display 171.
  • the display 171 may be a component included in the ultrasound imaging apparatus or may be a configuration of an external display apparatus connected to the ultrasound imaging apparatus.
  • the pulse power supply unit 11 allows the power supply to the pulse transmitter 121 to be cut off when the pulse receiver 122 receives the feedback signal. Accordingly, since the pulse receiver 122 is not affected by the switching noise generated in the conversion circuit of the pulse power supply 11 while receiving the feedback signal, the quality of the ultrasound image may be improved.
  • the ADC power supply unit 15 allows the pulse receiver 122 to supply power to the ADC 16 when receiving the feedback signal.
  • the ADC power supply unit 15 causes the power supply to the ADC 16 to be cut off in at least some sections other than the section in which the feedback signal is received. Accordingly, since the power supply is cut off in at least some sections other than the section in which the pulse receiver 122 receives the feedback signal, the power consumption is reduced.
  • the DC-DC converter 90 includes a DC / DC controller 92, a switching element (FET) 93, an inductor 94, and a diode 95. Include configuration.
  • the DC-DC converter 90 may be provided in a configuration included in the pulse power supply unit 11 or the ADC power supply unit 15 in the ultrasonic imaging apparatus 10 of the present invention.
  • the switching element (FET) 93 performs a switching operation for DC-DC conversion so that the pulse signal Tx is output to the pulse transmitter 121.
  • the switching element (FET) 93 may output the pulse signal Tx of + 40V or the pulse signal Tx of -40V by the switching operation.
  • a first DC-DC converter (not shown) for outputting a pulse signal Tx of + 40V and a second DC-DC converter (not shown) for outputting a pulse signal Tx of -40V are configured.
  • the pulse transmitter 12 generates a transmission ultrasonic wave having a predetermined amplitude waveform by a + 40V pulse signal Tx and a -40V pulse signal Tx provided from the first DC-DC converter and the second DC-DC converter. Can be.
  • the DC-DC controller 92 may control the switching operation of the switching element 93 according to the operation control signal EN 91.
  • the operation control signal may be implemented as an enable signal, for example.
  • the state of the operation control signal 91 may be adjusted to high so that the switching operation of the switching element 93 may be performed.
  • the state of the operation control signal 91 may be set low. ), The switching operation of the switching element 93 can be stopped.
  • the DC-DC controller 92 adjusts the state of the operation control signal 91 to low during the reception period in which the feedback signal is received, thereby switching the switching element 93. Can be stopped. Accordingly, since the power supply to the pulse transmitter 121 is cut off during the reception period in which the feedback signal is received, the switching noise may be reduced to improve the quality of the ultrasound image.
  • the DC-DC converter 100 includes a DC-DC controller 101, a switching element (FET) 102, a control switch 103, an inductor 104, and a diode ( diode) 105.
  • the DC-DC converter 100 may be provided in a configuration included in the pulse power unit 11 or the ADC power unit 15 in the ultrasound imaging apparatus 10 of the present invention.
  • the switching element (FET) 102 performs a switching operation for DC-DC conversion so that the pulse signal Tx is output to the pulse transmitter 121, and, for example, a + 40V pulse signal Tx by the switching operation. Alternatively, a pulse signal Tx of -40V may be output.
  • a first DC-DC converter (not shown) for outputting a pulse signal Tx of + 40V and a second DC-DC converter (not shown) for outputting a pulse signal Tx of -40V are configured.
  • the pulse transmitter 12 generates a transmission ultrasonic wave having a predetermined amplitude waveform by a + 40V pulse signal Tx and a -40V pulse signal Tx provided from the first DC-DC converter and the second DC-DC converter. Can be.
  • the control switch 103 is configured to selectively allow power supply to the pulse transmitter 121, and may be switched to an on or off state.
  • the DC-DC controller 101 turns off the control switch 103 so that power is supplied to the pulse transmitter 121, or controls the power switch to cut off the power supply to the pulse transmitter 121. 103 may be turned on.
  • the DC-DC controller 101 may turn off the power supply to the pulse transmitter 12 by turning on the control switch 103 during a reception section in which a feedback signal is received. have. Accordingly, the switching noise may be reduced during the reception period, thereby improving the quality of the ultrasound image.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating waveforms of control signals of a pulse power supply unit and an ADC power supply unit in a pulse transmission section and a reception section according to an embodiment of the present invention.
  • the signal transmission / reception section of the ultrasonic imaging apparatus includes a transmission section (Tx) 115 for transmitting a pulse signal, a reception section (Rx) 116 for receiving a feedback signal, a transmission section and a reception section.
  • a predetermined pulse repetition time (PRT) 118 including guard time 117 and other intermediate section 119 therebetween is periodically repeated.
  • the pulse transmitter 121 is disabled by disabling the pulse power supply control signal 113 for the entire reception section 116 where the feedback signal 112, which is a pulse reception signal, is received. Can be turned off.
  • the DC-DC controller 92 adjusts the state of the operation control signal 91 to low to switch. The switching operation of the element 93 may be stopped.
  • the control switch such that the DC-DC controller 101 cuts off the power supply to the pulse transmitter 121.
  • the ultrasound imaging apparatus of the present invention disables the ADC power supply control signal 114 for a section other than the reception section 116 where the feedback signal 112, which is a pulse reception signal, is received.
  • the power supply to the ADC 16 can be interrupted by this. Accordingly, the ADC 16 does not perform the operation in a section other than the receiving section 116 where the ADC 16 performs the analog-to-digital conversion, thereby reducing power consumption.
  • the ultrasonic imaging apparatus of the present invention is configured to enable power supply to the ADC 16 by enabling the ADC power supply control signal 114 prior to a start time of the reception section 116. can do. That is, the ADC 16 is enabled by enabling the ADC power supply control signal 114 for a predetermined guard time 117 which is a period between the transmission section 115 and the reception section 116. Can be powered to pre-drive to perform the operation.
  • the signal transmission / reception section of the ultrasonic imaging apparatus includes a transmission section (Tx) 115 for transmitting a pulse signal, a reception section (Rx) 116 for receiving a feedback signal, a transmission section and a reception section.
  • a predetermined pulse repetition time (PRT) 118 including guard time 117 and other intermediate section 119 therebetween is periodically repeated.
  • the ultrasound imaging apparatus of the present invention may cut off the power supply to the pulse transmitter 121 by disabling the pulse power control signal 113 during a part of the reception section 116 for receiving the feedback signal. have.
  • the DC-DC controller 92 adjusts the state of the operation control signal 91 to low to switch. The switching operation of the element 93 may be stopped.
  • the DC-DC controller 101 may turn on the control switch 103 so that the power supply to the pulse transmitter 121 is cut off.
  • the switching operation of the switching element 93 may be stopped for a section in which the magnitude of the switching noise generated by the switching element 93 is greater than or equal to a predetermined value among the reception period 116 of the feedback signal. That is, in the receiving section 116 of the feedback signal, the switching noise generated by the switching element 93 of the pulse power supply unit 11 is measured at predetermined intervals, and the pulse transmitting unit for the section in which the measured switching noise is equal to or greater than a preset value. It is possible to prevent power from being supplied to 121. Accordingly, it is possible to efficiently control the power supply to the pulse transmitter 121 by detecting a portion of the reception section 116 in which switching noise is greatly generated.
  • the switching noise may be reduced by interrupting the power supply to the pulse transmitter 121 by disabling the pulse power control signal 113 during a part of the reception period 116.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating waveforms of control signals of a pulse power supply unit and an ADC power supply unit in a pulse transmission section and a reception section according to an embodiment of the present invention.
  • the signal transmission / reception section of the ultrasonic imaging apparatus includes a transmission section (Tx) 115 for transmitting a pulse signal, a reception section (Rx) 116 for receiving a feedback signal, a transmission section and a reception section.
  • a predetermined pulse repetition time (PRT) 118 including guard time 117 and other intermediate section 119 therebetween is periodically repeated.
  • the ultrasound imaging apparatus of the present invention may interrupt the supply of power to the pulse transmitter 121 by disabling the pulse power controller control signal 113 during the reception section 116 and the intermediate section 119.
  • the DC-DC controller 92 adjusts the state of the operation control signal 91 to low or
  • the DC-DC controller 101 may turn on the control switch 103.
  • the switching noise can be reduced and power consumption can be reduced by cutting off the power supply to the pulse transmitter 121 during the reception section 116 and the intermediate section 119.
  • the ultrasound imaging apparatus of the present invention transmits a pulse signal to the transducer 13 through a plurality (N) channels, and corresponds to the pulse signal from the transducer 13. Receive a feedback signal.
  • the ultrasound imaging apparatus may transmit pulse signals through a plurality of channels and receive feedback signals by configuring a multi-channel transceiver included in the pulse transmitter / receiver 12.
  • the multi-channel transceiver may be implemented as 64 channels, 128 channels, or the like, and may be implemented as an ASIC operating as an analog front-end (AFE).
  • the channel 1 transmission pulse 142 is transmitted through channel 1 and the channel 2 transmission pulse is transmitted through channel 2. This process is repeated to transmit the channel N transmission pulse 143 through the last channel N.
  • a delay time of a predetermined interval may be applied between the continuous channel 1 transmission pulse 142 and the channel 2 transmission pulse.
  • the ultrasonic imaging apparatus transmits a transmission pulse through a plurality of channels and receives a feedback signal, as described above, during a reception section Rx for receiving a feedback signal
  • the power supply to the pulse transmitter 121 may be interrupted by disabling 114.
  • the pulse power supply switching signal 145 for controlling the switching operation of the pulse power supply unit 11 is disabled so as to correspond to the pulse power supply control signal 114, thereby switching the pulse power supply unit 11. Is stopped.
  • FIG. 15 is an example illustrating a change in quality of an ultrasound image by removing switching noise according to an embodiment of the present invention.
  • an image represents an ultrasound image of the fetus by the ultrasound imaging apparatus of the prior art illustrated in FIG. 7, and
  • an image is an ultrasound image of the fetus by the ultrasound imaging apparatus of the present invention. Indicates.
  • An image is an ultrasonic image generated by continuously supplying power to a pulse transmitter (pulser) while transmitting a pulse signal and receiving a feedback signal.
  • a pulse transmitter pulse transmitter
  • the ultrasound image of the fetus is unclear.
  • the image is an ultrasonic image generated by cutting off the power supply to the pulse transmitter during a receiving section for receiving a feedback signal by the ultrasonic imaging apparatus of the present invention.
  • the ultrasound image of the fetus shows a clear shape compared to (a).
  • the power supply to the pulser is cut off during the reception period of the feedback signal, thereby reducing switching noise, thereby improving the quality of the ultrasonic image and reducing power consumption.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating a power management method of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a pulse signal for ultrasonic output is transmitted to the transducer, and in operation S161, a feedback signal is received in response to the pulse signal transmitted from the transducer.
  • operations S160 and S161 are performed, in operation S162, whether or not the power is supplied to the pulse transmitter 121 for at least a part of the reception section of the feedback signal.
  • the pulse power supply unit 11 includes a switching unit that performs a switching operation for DC-DC conversion so that a pulse signal is output, and stops the switching operation of the switching unit for at least some sections of the receiving section. May include an action.
  • the switching unit may be implemented as a switching element (FET) provided in the DC-DC converter.
  • the pulse power supply unit 11 further includes a driving unit for controlling the switching operation of the switching unit according to the operation control signal, wherein operation S162, for at least a portion of the receiving section, the pulse transmitting unit 121 It may include the operation of controlling the state of the operation control signal input to the drive unit to cut off the power supply to the furnace.
  • the operation control signal may be implemented as an enable signal, for example.
  • the driver may be implemented as a DC-DC controller provided in the DC-DC converter to control the switching operation of the switching device (FET), and the state of the enable signal input to the DC-DC controller is low. It can be adjusted to stop the switching operation of the switching element.
  • the switching unit includes a control switch for selectively allowing power supply to the pulse transmitting unit 121, in which operation S162 performs power supply to the pulse transmitting unit 121 for at least a portion of the receiving section. Controlling the control switch to cut off the supply. For example, the switching operation of the switching element FET may be stopped by turning on the control switch provided in the DC-DC converter during at least a part of the receiving section.
  • the switching noise is reduced to improve the quality of the ultrasonic image. can do.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a power management method of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • operation S170 a pulse signal for outputting an ultrasonic wave is transmitted to a transducer, and in operation S171, a feedback signal is received in response to a pulse signal transmitted from the transducer.
  • operation S172 the power supply to the pulse transmitter 121 is cut off for the entire reception section of the feedback signal. That is, it is possible to supply power to the pulse transmitter 121 only in the transmission section for transmitting the pulse signal, and to cut off the power supply to the pulse transmitter 121 in the reception section for receiving the feedback signal.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a power management method of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a pulse signal for outputting an ultrasonic wave is transmitted to the transducer 13, and in operation S181, a feedback signal is received in response to the pulse signal transmitted to the transducer 13. do.
  • operation S182 analog-to-digital conversion is performed on the feedback signal received from the transducer 13.
  • power supply to the ADC 16 is cut off for at least some sections other than the reception interval.
  • power may be supplied to the ADC 16 only during the reception period, and power may not be supplied to the ADC 16 during the sections other than the reception period. That is, since the ADC 16 performs analog-to-digital conversion on the received feedback signal, the ADC 16 may operate only in the reception section in which the feedback signal is received.
  • the power supply to the ADC 16 is cut off, thereby reducing the power consumption.

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Abstract

본 발명에 따른 초음파 영상장치에 있어서, 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서와; 트랜스듀서로 초음파의 출력을 위한 펄스신호를 송신하는 펄스송신부와; 트랜스듀서로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신하는 펄스수신부와; 펄스송신부로 전원을 공급하는 펄스전원부와; 펄스신호를 송신하는 송신구간 및 상기 피드백신호를 수신하는 수신구간이 주기적으로 반복되는 신호송수신구간 중 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부로의 전원 공급 여부를 제어하도록 펄스전원부를 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안 펄서로의 전원공급을 제어함에 의해 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.

Description

초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법
본 발명은 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파 영상의 노이즈를 감소시키기 위한 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법에 관한 것이다.
전자 기술의 발달에 따라, 의료 부문 및 헬스 케어 부분에 있어 전자 기술의 적용이 점차 확대되고 있는 추세이다. 특히, 원격 의료 진단 및 임상 초음파 진단을 위한 기기로서 휴대용 초음파 장치(portable ultrasound device)의 필요성이 대두되고 있다.
초음파 장치는, 초음파 출력을 위한 펄스를 송신하기 위해 고전압의 변환회로를 필요로 하고, 여기서 발생되는 스위칭 노이즈로 인해 초음파 영상의 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
기존의 대형 사이즈의 카트형 초음파 장비의 경우, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)에서 발생하는EMI(Electro-Magnetic Interference)를 해결하기 위해, 디커플링 캐패시터(decoupling capacitor)를 추가하거나, 격리 및 차폐 등의 방법으로 초음파 영상의 노이즈를 감소시키는 것이 일반적이다.
그러나, 소형화 및 경량화된 휴대용 초음파 장치의 경우, 제한된 PCB 면적으로 인해 기존의 방식, 즉, 디커플링 캐패시터, 격리 및 차폐 등의 방법으로 초음파 영상 노이즈를 감소시키는데 한계가 있고, 고전압을 견딜 수 있는 캐패시터의 경우 사이즈가 커서 작은 면적의 PCB를 가지는 휴대용 초음파 장치에는 적용하기 어렵다.
또한, 휴대용 초음파 장치는 외부 전원이 아닌 배터리를 이용하여 동작하기 때문에, 사용 가능한 시간이 전적으로 장치의 소비전력에 의해 결정이 되는 한계점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시키기 위한 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 초음파 진단 시 소비되는 전력을 절감하기 위한 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 전원관리방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 초음파 영상장치에 있어서, 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서와; 트랜스듀서로 초음파의 출력을 위한 펄스신호를 송신하는 펄스송신부와; 트랜스듀서로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신하는 펄스수신부와; 펄스송신부로 전원을 공급하는 펄스전원부와; 펄스신호를 송신하는 송신구간 및 상기 피드백신호를 수신하는 수신구간이 주기적으로 반복되는 신호송수신구간 중 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부로의 전원 공급 여부를 제어하도록 펄스전원부를 제어하는 제어부를 포함하는 초음파 영상장치에 의해 달성될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 실시예에 따라, 초음파 출력을 위해 펄스를 송신하고 반사되는 피드백신호를 수신함에 있어, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안 펄서로의 전원공급을 제어함에 의해 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이로 인해, 초음파 진단 시 소비되는 전력을 절감하는 효과가 있다
상기 제어부는, 상기 수신구간 전체에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 펄스전원부를 제어할 수 있다. 이에 따라, 펄스에 대한 피드백신호를 수신하는 전체 구간 동안 펄서로의 전원공급을 차단함에 의해, 수신하는 일부 구간에 대해서만 전원공급을 차단하는 경우 보다 좀더 효과적으로 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시킬 수 있다.
상기 펄스전원부는 상기 펄스신호가 출력되도록 DC-DC변환을 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위칭부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 중지시킬 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안, 펄서로의 전원 공급을 차단하도록 DC-DC컨버터의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 펄스전원부는, 동작제어신호에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 구동부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 구동부로 입력되는 동작제어 신호의 상태를 제어할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안, DC-DC컨버터로 입력되는 인에이블 신호를 로우(low) 상태로 제어하는 방법으로, 펄서로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
상기 스위칭부는 상기 펄스송신부로의 전원공급을 선택적으로 허용하기 위한 제어스위치를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 제어스위치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안, DC-DC컨버터에 마련된 스위치를 온(On)하는 방법으로, 펄서로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 수신구간 중 상기 스위칭부에서 발생되는 스위칭 노이즈의 크기가 소정치 이상인 구간에 대해, 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 중지시킬 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 구간 동안, DC-DC컨버터에서 발생되는 스위칭 노이즈를 소정 주기로 측정하고, 스위칭 노이즈의 크기가 소정치 이상인 구간에 대해, 펄서로 전원이 공급되지 않도록 DC-DC컨버터의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 트랜스듀서로부터 수신되는 상기 피드백신호에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행하는 ADC와; 상기 ADC로 전원을 공급하는 ADC전원부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 ADC로의 전원 공급을 차단하도록 상기 ADC전원부를 제어할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 구간 동안에만, ADC로 전원을 공급함에 의해 소비되는 전력을 절감할 수 있다.
상기 펄스전원부는, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 제어하기 위한 제1제어신호를 출력하고, 상기 ADC전원부는, 상기 ADC로의 전원 공급을 제어하기 위한 제2제어신호를 출력하고, 상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호는, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 있어 상반되는 파형을 가질 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안, 펄서로의 전원 공급은 차단하고 ADC로의 전원은 공급되도록 상반되는 제어동작을 수행함에 의해, 스위칭 노이즈의 감소 및 소비 전력을 절감하는 효과가 있다.
상기 신호송수신구간은, 상기 송신구간 및 상기 수신구간 이외의 중간구간을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 중간구간의 적어도 일부 구간 동안, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 펄스전원부를 제어할 수 있다. 이에 따라, 펄스의 송신 및 피드백신호의 수신이 발생하지 않는 구간에서 펄서로의 전원 공급을 차단함에 의해, 소비되는 전력을 절감할 수 있다.
상기 송신구간 및 상기 수신구간 사이에 소정의 보호구간(guard time)이 존재하고, 상기 제어부는, 상기 보호구간 동안, 상기 펄스송신부로 전원이 공급되도록 상기 펄스전원부를 제어할 수 있다. 이에 따라, 펄스의 송신 후 피드백신호가 수신되기 이전까지 펄서로 전원을 공급하여, 펄스의 송신 동작이 안정적으로 완료되도록 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 수신구간 개시 시점보다 소정 시간 우선하여 상기 ADC로 전원이 공급되도록 상기 ADC전원부를 제어할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호가 수신되는 시점보다 다소 앞서 ADC로 전원을 공급하여, 수신구간에 ADC가 안정적으로 동작을 개시하도록 할 수 있다.
상기 펄스수신부 및 상기 펄스전원부는 상호간에 인접 배치될 수 있다. 이에 따라, 제한된 면적의 PCB 상에서 회로소자가 인접 배치되는 경우에도, 고전압의 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 수신되는 피드백신호에 의해 생성되는 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.
상기 펄스전원부에 소스전원을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 초음파 출력을 위한 전원소스로서 배터리를 사용하는 경우에 있어, 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.
상기 펄스전원부는, 외부의 전원공급장치로부터 소스전원을 공급받기 위한 연결부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 초음파 출력을 위한 전원을 외부로부터 공급받는 경우에도, 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 초음파 영상장치의 전원관리방법에 있어서, 펄스송신부에 의해, 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서로 초음파 출력을 위한 펄스신호를 송신하는 단계와; 펄스수신부에 의해, 트랜스듀서로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신하는 단계와; 펄스전원부에 의해, 펄스신호를 송신하는 송신구간 및 피드백신호를 수신하는 수신구간이 주기적으로 반복되는 신호송수신구간 중 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부로의 전원 공급 여부를 제어하는 단계를 포함하는 초음파 영상장치의 전원관리방법에 의해서도 달성될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 실시예에 따라, 초음파 출력을 위해 펄스를 송신하고 반사되는 피드백신호를 수신함에 있어, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안 펄서로의 전원공급을 제어함에 의해 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이로 인해, 초음파 진단 시 소비되는 전력을 절감하는 효과가 있다
상기 수신구간 전체에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 펄스에 대한 피드백신호를 수신하는 전체 구간 동안 펄서로의 전원공급을 차단함에 의해, 수신하는 일부 구간에 대해서만 전원공급을 차단하는 경우 보다 좀더 효과적으로 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시킬 수 있다.
상기 펄스전원부는 상기 펄스신호가 출력되도록 DC-DC변환을 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위칭부를 포함하고, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 스위칭부의 상기 스위칭 동작을 중지시키는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안, 펄서로의 전원 공급을 차단하도록 DC-DC컨버터의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 펄스전원부는, 동작제어신호에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 구동부를 더 포함하며, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 구동부로 입력되는 동작제어 신호의 상태를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안, DC-DC컨버터로 입력되는 인에이블 신호를 로우(low) 상태로 제어하는 방법으로, 펄서로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
상기 스위칭부는 상기 펄스송신부로의 전원공급을 선택적으로 허용하기 위한 제어스위치를 포함하고, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 제어스위치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안, DC-DC컨버터에 마련된 스위치를 온(On)하는 방법으로, 펄서로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
ADC에 의해, 상기 트랜스듀서로부터 수신되는 상기 피드백신호에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행하는 단계와; ADC전원부에 의해, 상기 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 ADC로의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 구간 동안에만, ADC로 전원을 공급함에 의해 소비되는 전력을 절감할 수 있다.
상기 펄스수신부 및 상기 펄스전원부는 상호간에 인접 배치될 수 있다. 이에 따라, 제한된 면적의 PCB 상에서 회로소자가 인접 배치되는 경우에도, 고전압의 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 수신되는 피드백신호에 의해 생성되는 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.
상기 펄스전원부에 소스전원을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 초음파 출력을 위한 전원소스로서 배터리를 사용하는 경우에 있어, 피드백신호의 수신구간 동안 펄서로의 전원 공급을 제어함에 의해 소비 전력을 절감할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 초음파 영상장치에 있어, 피드백신호의 수신구간 동안 펄서로의 전원 공급을 제어함에 의해, 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 초음파 영상장치에 있어, 피드백신호의 수신구간 동안 펄서로의 전원 공급을 제어함에 의해 소비 전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은 종래 기술에 있어 스위칭 노이즈가 발생하는 초음파 영상장치의 구성을 도시한 예이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 노이즈를 감소시키는 초음파 영상장치의 구성을 도시한 예이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급 제어를 위한 DC-DC 컨버터의 회로 구성을 도시한 예이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급 제어를 위한 DC-DC 컨버터의 회로 구성을 도시한 예이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 송신구간 및 수신구간에서의 펄스전원부 및 ADC전원부의 제어신호의 파형을 도시한 예이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 송신구간 및 수신구간에서의 펄스전원부 및 ADC전원부의 제어신호의 파형을 도시한 예이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 송신구간 및 수신구간에서의 펄스전원부 및 ADC전원부의 제어신호의 파형을 도시한 예이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 채널을 통한 펄스의 송신구간 및 수신구간에서의 펄스전원부의 제어신호 및 스위칭신호의 파형을 도시한 예이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 노이즈 제거에 의한 초음파 영상의 품질 변화를 도시한 예이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 전원관리방법을 도시한 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 전원관리방법을 도시한 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 전원관리방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
이하에서는, 먼저 도 1을 통해 본 발명에 따른 초음파 영상장치에 포함된 각 구성요소의 특징에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치(10)는 펄스(pulse)전원부(11), 펄스송수신부(12), 트랜스듀서(transducer)(13), 제어부(14), ADC(analog-digital converter)전원부(15), ADC(16), 영상처리부(17) 및 통신부(18)를 포함하고, 저장부(19)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 펄스송수신부(12)는 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)의 구성을 포함한다. 본 발명의 초음파 영상장치(10)는 통신부(18)을 통해 외부의 디스플레이장치(20)과 통신할 수 있다.
본 발명의 초음파 영상장치(10)는 광원(미도시)을 더 포함할 수 있다. 예로서, 광원으로는 특정 파장의 광을 발생시키는 적어도 하나의 광원이 사용될 수 있다. 다른 예로서, 광원으로는 서로 다른 파장의 광을 발생시키는 복수의 광원이 사용될 수도 있다. 광원에서 발생되는 광의 파장은 대상체 내의 표적을 고려하여 선택될 수 있다. 이러한 광원은 반도체 레이저(LD), 발광다이오드(LED), 고체 레이저, 가스 레이저, 광섬유, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 초음파 영상장치(10)에 포함되는 구성은 앞서 기재된 일실시예에 의해 한정되지 않고, 추가적인 다른 구성들을 포함하여 구현될 수 있다.
본 발명의 초음파 영상장치(10)는, 의료기기로서, 대상체의 체표로부터 체내의 소정 조직을 향하여 초음파 신호를 전달하고, 체내의 조직에서 반사된 초음파 피드백신호의 정보를 이용하여 체내 조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 얻는 장치를 의미한다. 구체적으로, 초음파 영상장치(10)는 수 내지 수백 MHz 범위의 초음파가 환자 신체 내부의 특정 부위에 전달되면, 이 초음파는 여러 다른 조직들(tissues) 사이의 계층들로부터 부분적으로 반사된다. 초음파는 신체 내부에서의 밀도 변화가 있는 해부학적 개체들, 예를 들어, 혈장(blood plasma) 내의 혈구들(blood cells), 장기들(organs) 내의 작은 조직들 등에서 반사된다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 초음파 영상장치(10)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 초음파 영상장치(10)는 이동식 단말 또는 고정식 단말 형태로 구현될 수 있다. 초음파 영상장치(10)가 이동식 단말 형태로 구현되는 경우, 초음파 영상장치(10)에 의해 생성되는 초음파 영상을 연결된 디스플레이장치(20)로 전송하여, 초음파 영상을 디스플레이하도록 할 수 있다. 이 때, 연결되는 디스플레이장치(20)는 예컨대, 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet), 스마트 TV(smart TV), 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistant) 등으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 초음파 영상장치(10)는 의료영상 정보시스템(PACS: Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 의료영상 데이터를 주고받을 수 있다. 또한, 초음파 영상장치(10)는, 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 서버 등과 데이터 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 초음파 영상장치(10)와 연결되는 디스플레이장치(20)는 터치 스크린을 포함할 수도 있다. 터치 스크린은 터치 입력 위치, 터치된 면적 및 터치 입력을 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 터치 스크린은 직접 터치(real-touch) 뿐만 아니라 근접 터치(proximity touch)도 검출될 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 직접 터치라 함은, 화면에 실제로 사용자의 신체(예컨대, 손가락), 또는 터치 도구로서 마련되는 터치펜(예컨대, 포인팅 디바이스, 스타일러스(stylus), 햅틱 펜(haptic pen), 전자펜 등)이 터치된 경우를 말한다. 또한, 근접 터치라 함은, 사용자의 신체 또는 터치 도구가 화면에 실제로 터치는 되지 않고, 화면으로부터 소정 거리 떨어져 접근된 경우(예를 들어, 검출 가능한 거리가 30mm 이하인 경우)를 말한다.
본 발명의 초음파 영상장치(10)는, 트랜스듀서(13)를 통해 대상체(21)의 진단을 위한 초음파를 출력한다. 이를 위해 초음파 영상장치(10)는 트랜스듀서(13)로 초음파의 출력을 위한 펄스신호를 송신하고, 트랜스듀서(13)로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다. 이 때, 초음파 영상장치(10)는 펄스신호를 송신하는 송신구간 및 피드백신호를 수신하는 수신구간이 주기적으로 반복되는 신호송수신구간 중 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스를 송신하는 펄스송신부(121)로의 전원 공급 여부를 제어한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따라, 초음파 출력을 위해 펄스를 송신하고 반사되는 피드백신호를 수신함에 있어, 피드백신호를 수신하는 적어도 일부 구간 동안 펄스를 송신하는 펄서로의 전원공급을 제어함에 의해 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이로 인해, 초음파 진단 시 소비되는 전력을 절감하는 효과가 있다
트랜스듀서(13)는 대상체(21)의 진단을 위한 초음파를 출력한다. 트랜스듀서(13)는 대상체(21)에 접촉하는 부분으로서, 초음파를 대상체(21)로 송출하고 대상체(21)로부터 반사되는 초음파의 피드백신호를 수신한다.
일실시예로서, 트랜스듀서(13)는 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 복수의 소자(element)가 소정 형태로 배열된 트랜스듀서 어레이(transducer array)를 포함한다. 트랜스듀서 어레이는 복수의 소자로서 복수의 압전 소자를 포함할 수 있다. 복수의 압전 소자는 압전 물질을 복수 개로 분할하여 형성될 수 있는데, 예를 들어, 길게 형성된 압전 물질을 다이싱 가공하여 제조하거나, 금속 금형으로 압전 물질을 눌러서 형성하는 방법 등 다양한 방법으로 제조할 수 있다. 상기한 압전 물질은 피에조 현상을 일으키는 압전 세라믹, 단결정, 상기 재료와 고분자를 복합한 복합 압전 물질 등일 수 있다.
복수의 소자는 직선으로 배열되거나(linear array), 곡선으로 배열될 수도 있다(convex array). 또한, 복수의 소자는 복층형 즉, 이중층 또는 다중층으로 배열될 수도 있다(phased array). 복수의 소자의 배열 형태는 설계자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있고, 배열된 소자들의 상부에는 복수의 소자를 덮는 덮개가 마련될 수 있다.
트랜스듀서(13)는 예를 들어, 압전 물질의 압전 효과를 이용한 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer), 정전 용량의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 정전 용량형 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기장의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 자기형 트랜스듀서(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT), 광학적 특성의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 광학형 초음파 검출기(Optical ultrasonic detection) 등 다양한 종류의 초음파 트랜스듀서가 사용될 수 있다.
트랜스듀서(13)가 초음파 진행 방향과 수직한 평면상에 1차원으로 배열되는 복수의 소자를 포함하는 경우를 1차원 트랜스듀서 어레이라고 한다. 1차원 트랜스듀서 어레이는 직선형 배열(linear array) 또는 곡선형 배열(convex array)일 수 있다. 1차원 트랜스듀서 어레이는 제조가 용이하여 제조 가격이 낮다는 장점이 있다.
또한, 트랜스듀서(13)의 복수의 소자는 초음파 진행 방향과 수직한 평면상에 2차원적으로 배열될 수도 있으며, 이를 2차원 트랜스듀서 어레이라고 한다. 2차원 트랜스듀서 어레이는 직선형 배열 또는 곡선형 배열일 수 있다. 2차원 트랜스듀서 어레이는 각각의 소자에 입력되는 신호들의 입력 시간을 적절하게 지연시킴으로써 초음파를 송신하는 외부의 스캔라인을 따라 대상체(21)로 송신한다. 그리고, 다수의 피드백신호들을 이용하여 입체 영상을 얻게 된다. 따라서, 2차원 트랜스듀서 어레이는 3차원 입체영상을 구현하는데 보다 용이할 수 있다.
트랜스듀서 어레이는 제어신호에 따라 초음파 신호를 생성하여, 생성된 초음파 신호를 대상체(21) 내로 조사한다. 그리고 대상체(21) 내의 특정 조직(예를 들어, 병변)에서 반사된 초음파 피드백신호를 수신 즉, 검출한다. 이와 같이 반사된 초음파들은 트랜스듀서(13)를 진동시키고, 트랜스듀서(13)는 이 진동들에 따른 전기적 펄스들(electrical pulses)을 출력한다. 초음파 영상장치(10)는 이와 같이 출력된 전기적 펄스들에 의해 초음파 영상신호를 생성하고, 초음파 영상신호를 처리하여 초음파 영상장치(10)에 연결된 디스플레이장치(20)를 통해 초음파 영상을 표시하도록 할 수 있다. 초음파 영상을 표시함에 있어, 해부학적 조직들이 서로 상이한 초음파 반사 특성을 갖는 경우, 예를 들어 B 모드(brightness mode)의 초음파 영상에서는 각 해부학적 조직들이 서로 상이한 밝기 값으로 나타난다.
펄스송수신부(12)는 트랜스듀서(13)와 신호의 송수신이 가능한 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)를 포함한다. 펄스송신부(121)는 트랜스듀서(13)로 초음파의 출력을 위한 펄스신호를 송신하고, 펄스수신부(122)는 트랜스듀서(13)로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다.
일실시예로서, 펄스송수신부(12)는 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)가 하나로 합쳐진 형태의 AFE로 구현될 수 있다. 다른 실시예로서, 펄스송수신부(12)는 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)가 별도로 분리되어 있는 형태로도 구현될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 펄스송수신부(12)는 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)의 하드웨어적인 분리 여부와 관계 없이, 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)의 각각의 동작을 수행하도록 구현될 수 있다.
펄스송신부(121)는 전기적 신호인 펄스(pulse)를 트랜스듀서(13)로 송신하는 펄서(pulser)로 구현된다. 펄스송신부(121)가 트랜스듀서(13)로 펄스신호를 송신하면, 트랜스듀서(13)는 펄스신호에 대응하는 초음파를 대상체(21)로 출력하게 된다. 이 때, 트랜스듀서(13)는 대상체(21)로부터 수신되는 초음파 피드백신호가 변환된 전기적 신호를 펄스수신부(122)로 송신한다. 즉, 펄스수신부(122)는, 송신된 펄스신호에 대응하는 초음파 피드백신호의 전기적 신호를 트랜스듀서(13)로부터 수신하게 된다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 펄스송수신부(12)는 복수의 채널(channel)을 통해 신호의 송수신이 이루어지도록 하는 멀티 채널 트랜시버(multi-channel transceiver)를 포함한다. 펄스송수신부(12)는 예를 들어, 64 채널 트랜시버(64 CH transceiver), 128 채널 트랜시버(128 CH transceiver) 등의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. ASIC는 사용자가 특정 용도로 사용하기 위한 주문용 집적 회로를 의미하며, 본 발명의 일실시예에서 ASIC는 AFE(Analog Front-end)로서 동작하게 된다.
일실시예로서, 펄스송수신부(12)에 포함된 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)는 하나의 ASIC로 구현될 수 있다. 다른 실시예로서, 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)는 별도의 ASIC로 구현될 수도 있다.
펄스전원부(11)는 펄스송신부(121)로 전원을 공급한다. 펄스전원부(11)는 소스전원을 입력 받는 전원입력부(미도시)와, 입력되는 소스전원을 정류 및 평활시켜 출력하는 정류평활부(미도시)와, 정류평활부에 의해 출력되는 전압의 레벨을 변환하여 펄스송신부(121)로 전원을 공급하는 전원변환부(미도시)의 구성을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 전원입력부는, 초음파 영상장치(10)의 내측 공간에 수용되는 배터리로부터 소스전원을 입력 받을 수 있다. 다른 실시예로서, 전원입력부는, 외부의 전원공급장치(미도시)로부터 소스전원을 입력 받을 수도 있다. 이러한 경우, 전원입력부는 연결부(미도시)를 통해 외부의 전원공급장치로부터 소스전원을 입력받을 수 있다.
일실시예로서, 전원입력부는, 입력되는 소스전원을 필터링하여 노이즈를 제거하는 전원필터부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 정류평활부는, 전원입력부로부터 입력되어 필터링된 소스전원을 정류 및 평활시켜 출력한다. 정류평활부는, 전원입력부로부터 출력되는 전류를 정류함으로써, 교류를 직류로 변환한다. 정류평활부는 브리지 다이오드의 구성을 포함할 수 있고, 이를 통해 전류를 정류할 수 있다.
정류평활부는, 전원입력부를 통해 출력되는 전류를 정류하여 출력되는 직류전압을 평활시키는 평활 캐패시터를 포함할 수 있다. 정류평활부는 평활 캐패시터에 충전되는 전압을 승압시켜 펄스전원부(13)의 역률(power factor)을 향상시킨다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 전원변환부는, 정류평활부에 의해 출력되는 전압의 레벨을 변환하여 펄스송수신부(12)로 전원을 공급한다. 이 때, 전원변환부는, 펄스송신부(121)로 전원을 각각 공급할 수 있다.
전원변환부는, 예컨대 정류평활부에 의해 출력되는 직류전압의 레벨을 변환하여 다른 레벨의 직류전압을 출력하는 DC-DC 컨버터(converter)를 포함하여 구현될 수 있다.
일실시예로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 전원변환부의 DC-DC 컨버터(90)는, DC/DC 컨트롤러(92), 스위칭 소자(FET)(93), 인덕터(inductor)(94) 및 다이오드(diode)(95)의 구성을 포함하도록 구현될 수 있다.
스위칭 소자(FET)(93)는 펄스송신부(121)로 펄스신호(Tx)가 출력되도록 DC-DC 변환을 위한 스위칭 동작을 수행하고, 예로서, 스위칭 동작에 의해 +40V의 펄스신호(Tx) 또는 -40V의 펄스신호(Tx)가 출력되도록 할 수 있다.
DC-DC 컨트롤러(92)는, 일실시예로서, 동작제어신호(91)에 따라 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작을 제어하고, 동작제어신호(91)는 예컨대 인에이블 신호로 구현될 수 있다. 예로서, 동작제어신호(91)의 상태를 하이(high)로 조정하여 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작이 수행되도록 할 수 있고, 다른 예로서, 동작제어신호(91)의 상태를 로우(low)로 조정하여 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작이 중지되도록 할 수 있다.
다른 실시예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨버터(100)는, DC-DC 컨트롤러(101), 스위칭 소자(FET)(102), 제어스위치(103), 인덕터(inductor)(104) 및 다이오드(diode)(105)의 구성을 포함하도록 구현될 수 있다. 여기서, 스위칭 소자(FET)(102)는 펄스송신부(121)로 펄스신호(Tx)가 출력되도록 DC-DC 변환을 위한 스위칭 동작을 수행하고, 예로서, 스위칭 동작에 의해 +40V의 펄스신호(Tx) 또는 -40V의 펄스신호(Tx)가 출력되도록 할 수 있다.
제어스위치(103)는 펄스송신부(121)로의 전원공급을 선택적으로 허용하기 위한 구성으로, 온(On) 또는 오프(Off) 상태로 스위칭될 수 있다.
DC-DC 컨트롤러(101)는, 일실시예로서, 펄스송신부(121)로 전원이 공급되도록 제어스위치(103)를 오프(Off)할 수 있다. 즉, 제어스위치(103)를 오프하여 펄스송신부(121)로의 전원 공급동작이 온(On)되도록 할 수 있다. 다른 예로서, DC-DC 컨트롤러(101)는 펄스송신부(121)로의 전원 공급이 차단되도록 제어스위치(103)를 온(On)할 수 있다. 즉, 제어스위치(103)를 온하여 펄스송신부(121)로의 전원 공급동작이 오프(Off)되도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 펄스전원부(11)는 펄스송신부(121)로 전원을 공급하기 위해, 도 9 또는 도 10 과 같은 형태로 전원공급 회로를 구성할 수 있다. 또한, 펄스전원부(11)의 전원공급 회로의 구현방법은 이에 한정되지 않고, 다양한 형태로 구현될 수 있다.
제어부(14)는 펄스신호를 송신하는 송신구간 및 피드백신호를 수신하는 수신구간이 주기적으로 반복되는 신호송수신구간 중 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부(121)로의 전원 공급 여부를 제어하도록 펄스전원부(11)를 제어한다.
일실시예로서, 제어부(14)는, 피드백신호를 수신하는 수신구간 전체에 대해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단하도록 펄스전원부(11)를 제어할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 펄스 수신신호인 피드백신호(112)가 수신되는 수신구간(116)의 전체에 대해, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단할 수 있다. 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시키는 방법으로서, 도 9에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨트롤러(92)가 동작제어신호(91)의 상태를 로우(low)로 조정하여 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작이 중지되도록 할 수 있다. 또한, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시키는 또 다른 방법으로서, 도 10에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨트롤러(101)가 펄스송신부(121)로의 전원 공급이 차단되도록 제어스위치(103)를 온(On)할 수 있다.
다른 실시예로서, 제어부(14)는 피드백신호를 수신하는 수신구간(116)의 일부 구간에 대해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단하도록 펄스전원부(11)를 제어할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 펄스 수신신호인 피드백신호(112)가 수신되는 수신구간(116) 중 일부 구간 동안, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 제어부(14)는 신호송수신구간 중 펄스신호를 송신하는 송신구간 및 피드백신호를 수신하는 수신구간 이외의 중간 구간에 대해, 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단하도록 펄스전원부(11)를 제어할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 펄스 송신신호(111)가 송신되는 송신구간(115)과 피드백신호(112)가 수신되는 수신구간(116) 이외의 구간인 중간구간(119)에서도, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 영상장치(10)는, 피드백신호의 수신구간 전체 또는 일부에 대해, 펄서로의 전원공급을 차단함에 의해, 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선하고, 소비되는 전력을 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 초음파 영상장치(10)는 펄스송신부(121) 뿐만 아니라 ADC(16)로의 전원공급을 제어함에 의해 소비전력을 절감할 수 있다.
ADC(Analog-Digital Converter)(16)는 트랜스듀서(13)로부터 수신되는 피드백신호에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행한다. 즉, 펄스송신부(121)가 트랜스듀서(13)로 펄스신호를 송신하면, 펄스수신부(122)는 송신한 펄스신호에 대응하는 피드백신호를 트랜스듀서(13)로부터 수신하여 ADC(16)로 출력하고, ADC(16)는 출력된 피드백신호를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 신호를 형성할 수 있다.
ADC전원부(15)는 ADC(16)로 전원을 공급한다. ADC전원부(15)는 소스전원을 입력 받는 ADC전원입력부(미도시)와, 입력되는 소스전원을 정류 및 평활시켜 출력하는 ADC정류평활부(미도시)와, ADC정류평활부(미도시)에 의해 출력되는 전압의 레벨을 변환하여 ADC(16)로 전원을 공급하는 ADC전원변환부(미도시)의 구성을 포함한다.
ADC전원입력부는, 초음파 영상장치(10)의 내측 공간에 수용되는 배터리로부터 소스전원을 입력 받을 수 있다. 다른 예로서, ADC전원입력부는, 외부의 전원공급장치(미도시)로부터 소스전원을 입력 받을 수 있다. ADC전원입력부는, 입력되는 소스전원을 필터링하여 노이즈를 제거하는 ADC전원필터부를 더 포함할 수 있다.
ADC정류평활부는, ADC전원입력부로부터 입력되어 필터링된 소스전원을 정류 및 평활시켜 출력한다. ADC정류평활부는, ADC전원입력부로부터 출력되는 전류를 정류함으로써, 교류를 직류로 변환한다. ADC정류평활부는 브리지 다이오드의 구성을 포함할 수 있고, 이를 통해 전류를 정류할 수 있다.
ADC정류평활부는, ADC전원입력부를 통해 출력되는 전류를 정류하여 출력되는 직류전압을 평활시키는 평활 캐패시터를 포함할 수 있다. ADC정류평활부는 평활 캐패시터에 충전되는 전압을 승압시켜 ADC(16)의 역률(power factor)을 향상시킨다.
ADC전원변환부는, ADC정류평활부에 의해 출력되는 전압의 레벨을 변환하여 ADC(16)로 전원을 공급한다. ADC전원변환부는, 예컨대 ADC정류평활부에 의해 출력되는 직류전압의 레벨을 변환하여 다른 레벨의 직류전압을 출력하는 DC-DC 컨버터(converter)(미도시)를 포함하여 구현될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 ADC전원부(15)는 ADC(16)으로 전원을 공급하게 된다. 일실시예로서, ADC전원부(15)는 ADC(16)로의 전원 공급을 제어하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 ADC스위칭부(미도시)를 포함할 수 있다. 예로서, ADC스위칭부는, 전압의 레벨을 변환하여 ADC(16)으로 전원을 공급하는 DC-DC 컨버터의 스위칭 소자(FET)로 구현될 수 있고, ADC(16)로 전원이 공급되도록 DC-DC 변환을 위한 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
일실시예로서, ADC전원부는, 동작제어신호에 따라 ADC스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 ADC구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 동작제어신호는, 예컨대 인에이블 신호로 구현될 수 있다. 예로서, ADC구동부는 DC-DC컨버터에 포함된 DC-DC 컨트롤러(미도시)로 구현될 수 있고, 동작제어신호에 따라 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 즉, 동작제어신호의 상태를 하이(high)로 조정하여 스위칭 소자의 스위칭 동작이 수행되도록 하거나, 동작제어신호의 상태를 로우(low)로 조정하여 스위칭 소자의 스위칭 동작이 중지되도록 할 수 있다.
다른 실시예로서, ADC스위칭부는 ADC(16)로의 전원공급을 선택적으로 허용하기 위한 ADC제어스위치를 포함할 수 있다. 예로서, DC-DC컨트롤러가 ADC(16)로 전원이 공급되도록 ADC제어스위치를 오프(Off)하거나, ADC(16)로의 전원 공급이 차단되도록 ADC제어스위치를 온(On)할 수 있다.
제어부(14)는 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, ADC(16)로의 전원 공급을 차단하도록 ADC전원부(15)를 제어한다.
일실시예로서, 제어부(14)는, 피드백신호를 수신하는 수신구간 이외의 구간에 대해 ADC(16)로의 전원 공급을 차단하도록 ADC전원부(15)를 제어할 수 있다. 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 펄스 수신신호인 피드백신호(112)가 수신되는 수신구간(116) 이외의 구간에 대해, ADC전원부 제어신호(114)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 ADC(16)로의 전원 공급을 차단할 수 있다. 이에 따라, ADC(16)가 아날로그-디지털 변환을 수행하는 수신구간(116) 동안에만 ADC(16)가 동작하도록 하여, 전력공급의 효율을 높일 수 있다.
제어부(14)는, 수신구간 개시 시점보다 소정 시간 우선하여 ADC(16)로 전원이 공급되도록 ADC전원부(15)를 제어할 수 있다. 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 송신구간(115) 및 수신구간(116) 사이의 구간인 소정의 보호구간(guard time)에 대해서는 ADC전원부 제어신호(114)를 인에이블(enable)시킴에 의해 ADC(16)가 동작을 수행하기 위해 미리 구동되도록 전원을 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 영상장치(10)는, 피드백신호의 수신구간 동안 ADC(16)로 전원이 공급되도록 하고, 수신구간 이외의 구간 동안 ADC(16)로의 전원공급을 차단함에 의해, 소비되는 전력을 절감하고 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선하는 효과가 있다.
영상처리부(17)는 트랜스듀서(13)를 통해 수신되는 피드백신호에 기초하여 초음파 영상신호를 생성한다. 일실시예로서, 영상처리부(17)는 복수의 모드를 지원하고, 각 모드에 대응하는 초음파 영상을 생성할 수 있다.
초음파 영상의 종류는 대상체로부터 반사되는 초음파 피드백신호의 크기를 밝기로 나타내는 B 모드(brightness mode) 영상, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체의 영상을 스펙트럼 형태로 나타내는 도플러 모드(doppler mode) 영상, 어느 일정 위치에서 시간에 따른 대상체의 움직임을 나타내는 M 모드(motion mode) 영상, 대상체에 압력을 가할 때와 가하지 않을 때의 반응 차이를 영상으로 나타내는 탄성 모드 영상, 및 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체의 속도를 컬러로 표현하는 C 모드(color mode) 영상 등으로 구분될 수 있다. 또한, 초음파 영상의 종류는 표시되는 차원에 따라 1D, 2D, 3D, 4D 모드 등의 영상으로 구분할 수 있다.
일실시예로서, 초음파 영상장치(10)는 저장부(19)의 구성을 포함할 수 있다. 저장부(19)는 초음파 영상장치(10)의 내부에 마련되는 메모리로서, 플래시 메모리(flash-memory)와 같은 비휘발성 저장매체로 구현될 수 있다. 저장부(19)는 영상처리부(17)에서 생성된 초음파 영상데이터 및 초음파 영상과 관련한 데이터들을 저장한다. 저장부(19)에 저장되는 데이터는 본 발명의 실시예에 의해 한정되지 않으며, 초음파 영상의 생성, 출력 및 관리와 관련한 데이터들을 모두 저장할 수 있다.
통신부(18)는 외부의 디스플레이장치(20)와 통신하고, 예로서, 와이파이, 블루투스 등의 무선통신방법으로 외부의 디스플레이장치(20)와 통신할 수 있다. 제어부(14)는 영상처리부(17)에서 생성된 초음파 영상신호를 통신부(18)를 통해 외부의 디스플레이장치(20)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 초음파 영상장치(10)에서 대상체의 진단을 통해 생성된 초음파 영상을 연결된 스마트폰, 태블릿 등의 디스플레이장치를 통해 디스플레이할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 영상장치(10)의 구성은 다른 용도의 전자기기에도 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 초음파 영상장치(10)와 같이 배터리를 전원소스로서 사용하는 휴대용 전자기기, 예컨대 스타일러스 펜(stylus pen) 등에 적용될 수 있다. 스타일러스 펜의 경우, 디스플레이에 대한 입력 도구로서, 충전 배터리를 내장하는 방식이며, 입력신호를 출력함에 있어 배터리의 공급 전압보다 높은 전압이 필요한 경우 본 발명의 DC-DC 컨버터의 구성에 의해 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시킬 수 있다.
상기 펄스전원부에 소스전원을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 초음파 출력을 위한 전원소스로서 배터리를 사용하는 경우에 있어, 피드백신호의 수신구간 동안 펄서로의 전원 공급을 제어함에 의해 소비 전력을 절감할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 영상장치(10)는, 펄스전원부(11), 펄스송수신부(12), 트랜스듀서(13), 제어부(14), ADC전원부(15), ADC(16) 및 통신부(18)를 포함한다. 이 때, 펄스송수신부(12)는 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)의 구성을 포함한다. 본 발명의 일실시예의 의한 초음파 영상장치(10)는 통신부(18)를 통해 외부의 디스플레이장치(20)와 통신할 수 있다. 도 2의 초음파 영상장치(10)의 각각의 구성요소는 도 1의 초음파 영상장치(10)의 각각의 구성요소와 동일하므로 구체적인 설명은 배제하고, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
일실시예로서, 초음파 영상장치(10)는 트랜스듀서(13)를 통해 수신되는 피드백신호에 기초하여 초음파 영상신호를 생성하는 영상처리 기능을 디스플레이장치(20)가 수행하도록 할 수 있다. 즉, 제어부(14)는 ADC(16)를 통해 디지털 변환된 초음파의 피드백신호를 디스플레이장치(20)로 전송하도록 통신부(18)를 제어할 수 있다. 디스플레이장치(20)는 초음파 영상장치(10)로부터 수신한 피드백신호를 B 모드, C 모드, 도플러 모드 등에 대응하는 초음파 이미지로 생성할 수 있다. 이 경우, 디스플레이장치(20)는 각 모드를 지원하는 영상처리부를 포함할 수 있다.
제어부(14)는 피드백신호를 수신하는 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부(12)로의 전원 공급을 차단하도록 펄스전원부(11)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(14)는 피드백신호를 수신하는 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, ADC(16)로의 전원 공급을 차단하도록 ADC전원부(15)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있고, 소비되는 전력을 절감하는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 영상장치(10)는, 펄스전원부(11), 펄스송수신부(12), 트랜스듀서(13), 제어부(14), ADC전원부(15), ADC(16), 영상처리부(17) 및 디스플레이부(171)를 포함한다. 이 때, 펄스송수신부(12)는 펄스송신부(121) 및 펄스수신부(122)의 구성을 포함한다. 도 3의 초음파 영상장치(10)의 각각의 구성요소는 도 1의 초음파 영상장치(10)의 각각의 구성요소와 동일하므로 구체적인 설명은 배제하고, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
일실시예로서, 초음파 영상장치(10)는 디스플레이부(171)를 더 포함할 수 있고, 이 때, 제어부(14)는 영상처리부(17)에서 생성된 초음파 영상신호에 기초하여 초음파 영상을 디스플레이부(171)가 표시하도록 제어할 수 있다. 즉, 초음파 영상장치(10)에서 생성한 초음파 영상을 외부의 디스플레이장치를 통해 표시하지 않고, 초음파 영상장치(10) 자체에 디스플레이부(171)를 구비하여, 초음파 영상을 직접 표시하도록 할 수 있다. 이에 따라, 초음파 영상장치(10)를 통해, 사용자가 초음파 진단 및 초음파 영상의 확인을 동시에 할 수 있는 편의성이 있다.
제어부(14)는 피드백신호를 수신하는 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부(12)로의 전원 공급을 차단하도록 펄스전원부(11)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(14)는 피드백신호를 수신하는 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, ADC(16)로의 전원 공급을 차단하도록 ADC전원부(15)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있고, 소비되는 전력을 절감하는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 영상장치(10)는, 펄스전원부(11), 펄스송수신부(12), 트랜스듀서(13), 제어부(14), ADC전원부(15), ADC(16) 및 연결부(181)를 포함한다. 이 때, 초음파 영상장치(10)는 연결부(181)를 통해 디스플레이장치(20)와 연결될 수 있고, 예로서, 연결부(181)는 외부의 장치를 연결할 수 있는 USB 잭으로 구현될 수 있다. 도 4의 초음파 영상장치(10)의 각각의 구성요소는 도 1의 초음파 영상장치(10)의 각각의 구성요소와 동일하므로 구체적인 설명은 배제하고, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
일실시예로서, 초음파 영상장치(10)는 연결부(181)를 통해 외부의 디스플레이장치(20), 예컨대, 컴퓨터, 노트북 등과 유선으로 연결할 수 있다. 이 경우, 초음파 영상장치(10)는 트랜스듀서(13)를 통해 수신되는 피드백신호에 기초하여 초음파 영상신호를 생성하는 영상처리 기능을 디스플레이장치(20)에서 수행하도록 할 수 있다. 즉, 제어부(14)는 ADC(16)를 통해 디지털 변환된 초음파의 피드백신호를 연결부(181)를 통해 디스플레이장치(20)로 전송할 수 있다. 디스플레이장치(20)는 연결부(181)를 통해 초음파 영상장치(10)로부터 수신한 피드백신호를 B 모드, C 모드, 도플러 모드 등에 대응하는 초음파 이미지로 생성할 수 있다. 이 경우, 디스플레이장치(20)는 각 모드를 지원하는 영상처리부를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 초음파 영상장치(10)는, 펄스전원부(11), 펄스송수신부(12), 트랜스듀서(13), 제어부(14), ADC전원부(15), ADC(16) 및 통신부(18)를 포함한다. 초음파 영상장치(10)는 통신부(18)를 통해 디스플레이장치(20)와 통신할 수 있다. 도 5의 초음파 영상장치(10)의 각각의 구성요소는 도 1의 초음파 영상장치(10)의 각각의 구성요소와 동일하므로 구체적인 설명은 배제하고, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
일실시예로서, 펄스전원부(11) 및 ADC전원부(15)는 외부의 전원공급장치(30)로부터 소스전원을 공급받을 수 있다. 이 경우, 초음파 영상장치(10) 내에 구비되는 배터리로부터 소스전원을 제공받는 경우에 비해, 전력공급시간 측면에서 좀더 안정적으로 전원의 공급이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 영상장치(10)는, 트랜스듀서(13), 트랜스듀서 커넥터(61), 펄스전원부(11), 펄스송수신부(12), ADC전원부(15), ADC(16), 프로세서(141), 프로세서 전원부(142), USB연결부(63), 배터리 충전부(64), 메모리(66) 및 통신부(67)를 포함한다. 본 발명의 초음파 영상장치(10)는 대형 사이즈의 카트형(cart) 장치가 아닌 휴대용(portable) 장치로 마련될 수 있다. 또한 본 발명의 초음파 영상장치(10)는 장치 내에 배터리 장치를 구비하여 소스전원을 공급받을 수 있다.
트랜스듀서(13)는 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력한다. 트랜스듀서(13)는 대상체에 접촉하는 부분으로서, 초음파를 대상체로 송출하고 대상체로부터 반사되는 초음파의 피드백신호를 수신한다. 일실시예로서, 트랜스듀서(13)는 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 복수의 소자(element)가 소정 형태로 배열된 트랜스듀서 어레이(transducer array)를 포함한다. 트랜스듀서 어레이는 제어신호에 따라 초음파 신호를 생성하여, 생성된 초음파 신호를 대상체 내로 조사한다. 그리고 대상체 내의 특정 조직(예를 들어, 병변)에서 반사된 초음파 피드백신호를 수신 즉, 검출한다. 이와 같이 반사된 초음파들은 트랜스듀서(13)를 진동시키고, 트랜스듀서(13)는 이 진동들에 따른 전기적 펄스들(electrical pulses)을 출력한다. 초음파 영상장치(10)는 이와 같이 출력된 전기적 펄스들에 의해 초음파 영상신호를 생성하게 된다.
펄스송수신부(12)는 트랜스듀서(13)와 복수의 채널을 통해 신호의 송수신이 가능한 펄스송신부(미도시) 및 펄스수신부(미도시)를 포함한다. 펄스송수신부(12)는 예를 들어, 64 채널 트랜시버(64 CH transceiver), 128 채널 트랜시버(128 CH transceiver) 등의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. 펄스송신부는 트랜스듀서(13)로 초음파의 출력을 위한 펄스신호를 송신하고, 펄스수신부는 트랜스듀서(13)로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다. 펄스송신부 및 펄스수신부는 하나의 ASIC로 마련될 수 있고, 각각 별도의 ASIC로 마련될 수도 있다.
트랜스듀서 커넥터(transducer connector)(61)는 트랜스듀서(13)와 펄스송수신부(12)를 연결한다. 펄스송신부는 트랜스듀서 커넥터(61)를 통해 트랜스듀서(13)로 초음파의 출력을 위한 펄스신호를 송신한다. 펄스수신부는 트랜스듀서 커넥터(61)를 통해 트랜스듀서(13)로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다. 일실시예로서, 트랜스듀서 커넥터(61)은 외부로 노출되도록 구현될 수 있고, 이 때, 트랜스듀서(13)는 트랜스듀서 커넥터(61)에 의해 착탈 가능하도록 구현될 수도 있다.
펄스전원부(11)는 펄스송신부로 전원을 공급한다. 펄스전원부(11)는 펄스신호가 출력되도록 DC-DC 변환을 수행하는 DC-DC 컨버터를 포함한다. 일실시예로서, 펄스전원부(11)는 소정 진폭의 펄스 파형을 가지는 송신 초음파를 생성하기 위해 서로 다른 전압의 펄스신호(Tx)를 출력하는 두 개의 DC-DC컨버터를 포함할 수 있다. 예로서, 펄스전원부(11)는 제1DC-DC컨버터 및 제2DC-DC컨버터를 포함할 수 있고, 각각의 제1DC-DC컨버터 및 제2DC-DC컨버터는 서로 다른 전압의 펄스신호(Tx)를 출력할 수 있다. 제1DC-DC컨버터는 DC-DC변환을 위한 스위칭 동작을 수행하여 +40볼트(V)의 펄스신호(Tx)를 출력할 수 있다. 또한, 제2DC-DC컨버터는 DC-DC변환을 위한 스위칭 동작을 수행하여 -40볼트(V)의 펄스신호(Tx)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 펄스송신부(121)는 제1DC-DC컨버터 및 제2DC-DC컨버터 각각으로부터 수신한 +40볼트(V)의 펄스신호(Tx) 와 -40볼트(V)의 펄스신호(Tx)에 의해 소정 진폭의 펄스 파형을 가지는 송신 초음파를 생성하여 트랜스듀서(13)로 출력할 수 있다.
펄스전원부(11)는 펄스신호가 출력되도록 DC-DC 변환을 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위칭부를 포함할 수 있다. 예컨대, 스위칭부는 DC-DC컨버터에 마련되는 스위칭 소자(FET)로 구현될 수 있다. 펄스전원부(11)는 동작제어신호에 따라 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 구동부를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 구동부는 DC-DC컨버터에 마련되는 DC-DC컨트롤러로 구현될 수 있다. 또한, 스위칭부는 펄스송신부로의 전원공급을 선택적으로 허용하기 위한 제어스위치를 포함할 수 있다. 예컨대, 제어스위치는 스위칭 소자(FET)의 스위칭을 동작 또는 중지하도록 제어하기 위해 DC-DC컨버터에 있어 스위칭 소자(FET)의 앞단에 마련될 수 있다.
프로세서(141)는 초음파 영상장치(10) 내의 구성 각각에 대한 제어를 수행한다. 프로세서(141)는 적어도 하나 이상의 프로세스 모듈을 포함하여 구현될 수 있다. 프로세서(141)는 프로세서 전원부(142)를 통해 전원을 공급받을 수 있다.
프로세서(141)는 송신된 펄스신호에 대응하는 피드백신호가 수신되는 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부로의 전원 공급 여부를 제어하도록 펄스전원부(11)를 제어할 수 있다. 즉, 초음파 영상의 생성을 위한 피드백신호가 수신되는 수신구간 동안, 펄스송신부로의 전원 공급을 차단함에 의해, 고전압 변환회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.
일실시예로서, 프로세서(141)는 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스전원부(11)의 스위칭부의 스위칭 동작을 중지시킴에 의해 펄스송신부로의 전원공급을 차단할 수 있다. 예로서, 프로세서(141)는 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 구동부로 입력되는 동작제어신호의 상태를 로우(low)로 조정하여 펄스송신부로의 전원공급을 차단할 수 있다. 다른 예로서, 프로세서(141)는 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 제어스위치를 온(On)하여 펄스송신부로의 전원공급을 차단할 수 있다.
일실시예로서, 프로세서(141)는 피드백신호의 수신구간 전체에 대해, 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 펄스전원부(11)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 피드백신호를 수신하는 수신구간 전체에서 펄스송신부로 전원이 공급되지 않도록 함에 의해, 초음파 영상을 생성하는데 있어 스위칭 노이즈가 영향을 미치지 않도록 하는 효과가 있다.
다른 실시예로서, 프로세서(141)는 피드백신호의 수신구간 중 스위칭부에서 발생되는 스위칭 노이즈의 크기가 소정치 이상인 구간에 대해, 스위칭부의 스위칭 동작을 중지시킬 수 있다. 즉, 피드백신호의 수신구간에 있어, 소정 간격으로 펄스전원부(11)의 스위칭부에서 발생되는 스위칭 노이즈를 측정하고, 측정된 스위칭 노이즈가 기 설정된 값 이상인 구간에 대해 펄스송신부로 전원이 공급되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 노이즈가 크게 발생되는 수신구간을 검출하여 펄스송신부로의 전원공급을 효율적으로 제어할 수 있다.
ADC(Analog-Digital Converter)(16)는 트랜스듀서(13)로부터 수신되는 피드백신호에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행한다. 즉, 펄스송신부가 트랜스듀서(13)로 펄스신호를 송신하면, 펄스수신부는 송신한 펄스신호에 대응하는 피드백신호를 트랜스듀서(13)로부터 수신하여 ADC(16)로 출력하고, ADC(16)는 출력된 피드백신호를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 신호를 형성할 수 있다.
ADC전원부(15)는 ADC(16)로 전원을 공급한다. ADC전원부(15)는 ADC(16)로의 전원 공급을 제어하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 ADC스위칭부를 포함할 수 있다. ADC전원부(15)는 동작제어신호에 따라 ADC스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 ADC구동부를 더 포함할 수 있다. 또한, ADC스위칭부는 ADC(16)로의 전원공급을 선택적으로 허용하기 위한 제어스위치를 포함할 수 있다.
프로세서(141)는 피드백신호의 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, ADC(16)로의 전원 공급을 차단하도록 ADC전원부(15)를 제어할 수 있다. 즉, 초음파 영상의 생성을 위한 피드백신호가 수신되는 수신구간 동안에는 ADC(16)로 전원이 공급되도록 하고, 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에서는 ADC(16)로의 전원 공급을 차단함에 의해 소비되는 전력을 절감시키는 효과가 있다.
일실시예로서, 프로세서(141)는 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, ADC스위칭부의 스위칭 동작을 중지시킴에 의해 ADC(16)로의 전원공급을 차단할 수 있다. 예로서, 프로세서(141)는 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, ADC구동부로 입력되는 동작제어신호의 상태를 로우(low)로 조정하여 ADC(16)로의 전원공급을 차단할 수 있다. 다른 예로서, 프로세서(141)는 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, ADC제어스위치를 온(On)하여 ADC(16)로의 전원공급을 차단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 펄스수신부 및 펄스전원부(11)는 상호간에 인접 배치되도록 구현될 수 있다. 예로서, 본 발명의 초음파 영상장치(10)가 휴대용 단말기로 구현되는 경우, 작은 면적의 PCB 상에 회로가 구현되어야 하므로 펄스송수신부(12)와 펄스전원부(11)는 상호 인접 배치될 수 있다. 이 때, 초음파 펄스의 피드백신호를 수신하는 펄스수신부는 펄스전원부(11)에서 발생되는 스위칭 노이즈로 인해 초음파 영상을 생성하는데 영향을 받게 된다. 따라서, 펄스수신부가 피드백신호를 수신하는 동안, 펄스전원부(11)가 펄스송신부로 전원을 공급하지 않도록 함에 의해, 초음파 영상의 생성에 있어 스위칭 노이즈의 영향을 감소시킬 수 있다.
배터리 충전부(battery charger)(64)는 본 발명의 초음파 영상장치(10)에 소스전원을 공급하는 배터리(battery)가 수용되도록 하는 구성이다. 배터리 충전기(64)에 수용되는 배터리는 펄스전원부(11), ADC전원부(15) 및 프로세서 전원부(142)에 전원을 공급할 수 있다. 그 외에도, 배터리는 초음파 영상장치(10)의 내부 구성 중 전원 공급을 필요로 하는 모든 구성에 전원을 공급하는 역할을 할 수 있다. 배터리에 의해 전원을 공급받는 경우 전력 사용 시간의 제약이 있으므로, 피드백신호를 수신하는 수신구간 동안 펄스송신부로의 전원공급을 차단함에 의해 배터리에 의한 전력 소비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
USB연결부(63)는 초음파 영상장치(10)를 외부의 장치와 연결한다. USB연결부(63)는 예컨대, USB 잭으로 구현될 수 있다. 일실시예로서, 초음파 영상장치(10)는 USB연결부(63)를 통해 외부의 디스플레이장치, 예컨대, 컴퓨터, 노트북 등과 유선으로 연결할 수 있다. 이 경우, ADC(16)를 통해 디지털 변환된 초음파의 피드백신호는 USB연결부(63)를 통해 디스플레이장치로 전송되고, 초음파 영상신호를 생성하는 영상처리 기능을 디스플레이장치에서 수행할 수 있다.
메모리(66)는 초음파 영상장치(10)에서 생성한 초음파 영상데이터 및 초음파 영상과 관련한 데이터들을 저장한다. 메모리(66)는 예컨대 플래시 메모리(Flash Memory)와 같은 비휘발성 저장매체로 구현될 수 있다. 메모리(66)에 저장되는 데이터는 본 발명의 실시예에 의해 한정되지 않으며, 초음파 영상의 생성, 출력 및 관리와 관련한 데이터들을 모두 저장할 수 있다.
통신부(67)는 초음파 영상장치(10)가 외부의 장치와 통신하도록 한다. 예컨대, 통신부(67)는 와이파이(Wi-Fi) 모듈로 구현될 수 있고, 이 때 외부의 장치와 와이파이 연결을 통해 통신할 수 있다. 이 경우, ADC(16)를 통해 디지털 변환된 초음파의 피드백신호는 와이파이 연결을 통해 외부의 디스플레이장치로 전송될 수 있고, 초음파 영상신호를 생성하는 영상처리 기능을 디스플레이장치에서 수행하도록 할 수 있다.
도 7은 종래 기술에 있어 스위칭 노이즈가 발생하는 초음파 영상장치의 구성을 도시한 예이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 초음파 영상장치는 펄스송신부(121)가 트랜스듀서(13)로 펄스신호를 송신하고, 펄스수신부(122)는 트랜스듀서(13)로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다. ADC(16)는 수신된 피드백신호를 디지털 신호로 변환하여 프로세스(141)로 전송하고, 프로세서(141)는 이를 처리하여 초음파 영상을 생성한다. 프로세서(141)에 의해 생성된 초음파 영상은 디스플레이(171)에 표시되어 사용자에게 제공된다. 이 때, 디스플레이(171)는 초음파 영상장치에 포함된 구성이거나, 초음파 영상장치와 연결되는 외부의 디스플레이장치의 구성일 수 있다.
종래기술에 의한 펄스전원부(11)는 펄스송신부(121)가 펄스신호를 송신하고, 펄스수신부(122)가 피드백신호를 수신함에 있어, 펄스송신부(121)로 전원이 계속적으로 공급되도록 한다. 이 경우, 펄스전원부(11)의 변환 회로에서 발생되는 스위칭 노이즈로 인해 펄스수신부(122)가 수신하는 피드백신호에 영향을 미칠 수 있고, 이로 인해 생성되는 초음파 영상의 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
종래기술에 의한 ADC전원부(15)는 펄스송신부(121)가 펄스신호를 송신하고, 펄스수신부(122)가 피드백신호를 수신함에 있어, ADC(16)로 전원이 계속적으로 공급되도록 한다. 이 경우, ADC(16)는 피드백신호가 수신되는 동안에만 아날로그-디지털 변환을 수행하나, 모든 구간에 있어 ADC(16)로 전원을 공급하므로, 사용되지 않는 전력이 소모되는 문제점이 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 노이즈를 감소시키는 초음파 영상장치의 구성을 도시한 예이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 초음파 영상장치는 트랜스듀서(13), 펄스송신부(121), 펄스수신부(122), 펄스전원부(11), ADC(16), ADC전원부(15), 프로세서(141) 및 디스플레이(171)를 포함한다. 펄스송신부(121)는 트랜스듀서(13)로 펄스신호를 송신하고, 펄스수신부(122)는 트랜스듀서(13)로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다. ADC(16)는 수신된 피드백신호를 디지털 신호로 변환하여 프로세스(141)로 전송하고, 프로세서(141)는 이를 처리하여 초음파 영상을 생성한다. 프로세서(141)에 의해 생성된 초음파 영상은 디스플레이(171)로 표시된다. 이 때, 디스플레이(171)는 초음파 영상장치에 포함된 구성이거나, 초음파 영상장치와 연결되는 외부의 디스플레이장치의 구성일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 펄스전원부(11)는 펄스수신부(122)가 피드백신호를 수신함에 있어, 펄스송신부(121)로의 전원 공급이 차단되도록 한다. 이에 따라, 펄스수신부(122)가 피드백신호를 수신하는 동안 펄스전원부(11)의 변환 회로에서 발생되는 스위칭 노이즈의 영향을 받지 않으므로 초음파 영상의 품질이 개선될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 ADC전원부(15)는 펄스수신부(122)가 피드백신호를 수신함에 있어, ADC(16)로 전원이 공급되도록 한다. ADC전원부(15)는 피드백신호를 수신하는 구간 이외의 적어도 일부 구간에서는, ADC(16)로의 전원 공급이 차단되도록 한다. 이에 따라, 펄스수신부(122)가 피드백신호를 수신하는 구간 이외의 적어도 일부 구간에서 전원 공급이 차단되므로, 소비되는 전력을 절감하는 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급 제어를 위한 DC-DC 컨버터의 회로 구성을 도시한 예이다. 도 9에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨버터(90)는, DC/DC 컨트롤러(92), 스위칭 소자(FET)(93), 인덕터(inductor)(94) 및 다이오드(diode)(95)의 구성을 포함한다. DC-DC컨버터(90)는 본 발명의 초음파 영상장치(10)에서 펄스전원부(11) 또는 ADC전원부(15)에 포함되는 구성으로 마련될 수 있다.
스위칭 소자(FET)(93)는 펄스송신부(121)로 펄스신호(Tx)가 출력되도록 DC-DC 변환을 위한 스위칭 동작을 수행한다. 예로서, 스위칭 소자(FET)(93)는 스위칭 동작에 의해 +40V의 펄스신호(Tx) 또는 -40V의 펄스신호(Tx)가 출력되도록 할 수 있다. 일실시예로서, +40V의 펄스신호(Tx)를 출력하는 제1DC-DC 컨버터(미도시)와 -40V의 펄스신호(Tx)를 출력하는 제2DC-DC 컨버터(미도시)를 구성하여, 펄스송신부(12)가 제1DC-DC 컨버터 및 제2DC-DC 컨버터로부터 제공되는 +40V의 펄스신호(Tx) 및 -40V의 펄스신호(Tx)에 의해 소정 진폭의 파형을 가지는 송신 초음파를 생성할 수 있다.
DC-DC 컨트롤러(92)는, 일실시예로서, 동작제어신호(EN)(91)에 따라 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 동작제어신호는 예컨대, 인에이블 신호로 구현될 수 있다. 예로서, 동작제어신호(91)의 상태를 하이(high)로 조정하여 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작이 수행되도록 할 수 있고, 다른 예로서, 동작제어신호(91)의 상태를 로우(low)로 조정하여 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작이 중지되도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 DC-DC 컨트롤러(92)는, 피드백신호가 수신되는 수신구간 동안, 동작제어신호(91)의 상태를 로우(low)로 조정하여 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작을 중지시킬 수 있다. 이에 따라, 피드백신호가 수신되는 수신구간 동안, 펄스송신부(121)로의 전원 공급이 차단되므로, 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급 제어를 위한 DC-DC 컨버터의 회로 구성을 도시한 예이다. 도 10에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨버터(100)는, DC-DC 컨트롤러(101), 스위칭 소자(FET)(102), 제어스위치(103), 인덕터(inductor)(104) 및 다이오드(diode)(105)의 구성을 포함한다. DC-DC컨버터(100)는 본 발명의 초음파 영상장치(10)에서 펄스전원부(11) 또는 ADC전원부(15)에 포함되는 구성으로 마련될 수 있다.
스위칭 소자(FET)(102)는 펄스송신부(121)로 펄스신호(Tx)가 출력되도록 DC-DC 변환을 위한 스위칭 동작을 수행하고, 예로서, 스위칭 동작에 의해 +40V의 펄스신호(Tx) 또는 -40V의 펄스신호(Tx)가 출력되도록 할 수 있다. 일실시예로서, +40V의 펄스신호(Tx)를 출력하는 제1DC-DC 컨버터(미도시)와 -40V의 펄스신호(Tx)를 출력하는 제2DC-DC 컨버터(미도시)를 구성하여, 펄스송신부(12)가 제1DC-DC 컨버터 및 제2DC-DC 컨버터로부터 제공되는 +40V의 펄스신호(Tx) 및 -40V의 펄스신호(Tx)에 의해 소정 진폭의 파형을 가지는 송신 초음파를 생성할 수 있다.
제어스위치(103)는 펄스송신부(121)로의 전원공급을 선택적으로 허용하기 위한 구성으로, 온(On) 또는 오프(Off) 상태로 스위칭될 수 있다.
DC-DC 컨트롤러(101)는, 일실시예로서, 펄스송신부(121)로 전원이 공급되도록 제어스위치(103)를 오프(Off)하거나, 펄스송신부(121)로의 전원 공급이 차단되도록 제어스위치(103)를 온(On)할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 DC-DC 컨트롤러(101)는, 피드백신호가 수신되는 수신구간 동안, 제어스위치(103)를 온(On)하여 펄스송신부(12)로의 전원 공급이 차단되도록 할 수 있다. 이에 따라, 수신구간 동안 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 송신구간 및 수신구간에서의 펄스전원부 및 ADC전원부의 제어신호의 파형을 도시한 예이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 초음파 영상장치의 신호송수신구간은, 펄스신호를 송신하는 송신구간(Tx)(115), 피드백신호를 수신하는 수신구간(Rx)(116), 송신구간과 수신구간 사이의 보호구간(guard time)(117) 및 그 외의 중간구간(119)을 포함하는 소정의 펄스반복구간(PRT: pulse repetition time)(118)이 주기적으로 반복된다.
본 발명의 초음파 영상장치는, 펄스 수신신호인 피드백신호(112)가 수신되는 수신구간(116)의 전체에 대해, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단할 수 있다. 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시키는 방법으로서, 도 9에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨트롤러(92)가 동작제어신호(91)의 상태를 로우(low)로 조정하여 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작이 중지되도록 할 수 있다. 또한, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시키는 또 다른 방법으로서, 도 10에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨트롤러(101)가 펄스송신부(121)로의 전원 공급이 차단되도록 제어스위치(103)를 온(On)할 수 있다.
이와 같이, 수신구간(116)의 전체에 대해, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단하여 스위칭 노이즈를 감소시킬 수 있다.
일실시예로서, 본 발명의 초음파 영상장치는, 펄스 수신신호인 피드백신호(112)가 수신되는 수신구간(116) 이외의 구간에 대해, ADC전원부 제어신호(114)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 ADC(16)로의 전원 공급을 차단할 수 있다. 이에 따라, ADC(16)가 아날로그-디지털 변환을 수행하는 수신구간(116) 이외의 구간에서는 ADC(16)가 동작을 수행하지 않도록 하여, 소비되는 전력을 절감할 수 있다
일실시예로서, 본 발명의 초음파 영상장치는, 수신구간(116) 개시 시점보다 소정 시간 우선하여 ADC전원부 제어신호(114)를 인에이블(enable)시킴에 의해 ADC(16)로 전원이 공급되도록 할 수 있다. 즉, 송신구간(115) 및 수신구간(116) 사이의 구간인 소정의 보호구간(guard time)(117)에 대해서는 ADC전원부 제어신호(114)를 인에이블(enable)시킴에 의해 ADC(16)가 동작을 수행하기 위해 미리 구동되도록 전원을 공급할 수 있다.
이와 같이, 수신구간 동안 ADC(16)로 전원이 공급되도록 하고, 수신구간 이외의 구간 동안 ADC(16)로의 전원공급을 차단함에 의해, 소비되는 전력을 절감시킬 수 있다.
일실시예로서, 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 제어하는 펄스전원부 제어신호(113) 및 ADC(16)로의 전원 공급을 제어하는 ADC전원부 제어신호(114)는, 수신구간(116) 전체 상반되는 파형을 가질 수 있다. 이에 따라, 초음파 영상장치는 피드백신호의 수신구간에서 발생될 수 있는 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선하고, 소비되는 전력을 절감할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 송신구간 및 수신구간에서의 펄스전원부 및 ADC전원부의 제어신호의 파형을 도시한 예이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 초음파 영상장치의 신호송수신구간은, 펄스신호를 송신하는 송신구간(Tx)(115), 피드백신호를 수신하는 수신구간(Rx)(116), 송신구간과 수신구간 사이의 보호구간(guard time)(117) 및 그 외의 중간구간(119)을 포함하는 소정의 펄스반복구간(PRT: pulse repetition time)(118)이 주기적으로 반복된다.
본 발명의 초음파 영상장치는, 피드백신호를 수신하는 수신구간(116) 중 일부 구간 동안, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단할 수 있다. 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시키는 방법으로서, 도 9에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨트롤러(92)가 동작제어신호(91)의 상태를 로우(low)로 조정하여 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작이 중지되도록 할 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨트롤러(101)가 펄스송신부(121)로의 전원 공급이 차단되도록 제어스위치(103)를 온(On)할 수 있다.
일실시예로서, 피드백신호의 수신구간(116) 중 스위칭 소자(93)에서 발생되는 스위칭 노이즈의 크기가 소정치 이상인 구간에 대해, 스위칭 소자(93)의 스위칭 동작을 중지시킬 수 있다. 즉, 피드백신호의 수신구간(116)에 있어, 소정 간격으로 펄스전원부(11)의 스위칭 소자(93)에서 발생되는 스위칭 노이즈를 측정하고, 측정된 스위칭 노이즈가 기 설정된 값 이상인 구간에 대해 펄스송신부(121)로 전원이 공급되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 수신구간(116) 중 스위칭 노이즈가 크게 발생되는 일부 구간을 검출하여 펄스송신부(121)로의 전원공급을 효율적으로 제어할 수 있다.
이와 같이, 수신구간(116) 중 일부 구간 동안, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단하여 스위칭 노이즈를 감소시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 송신구간 및 수신구간에서의 펄스전원부 및 ADC전원부의 제어신호의 파형을 도시한 예이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 초음파 영상장치의 신호송수신구간은, 펄스신호를 송신하는 송신구간(Tx)(115), 피드백신호를 수신하는 수신구간(Rx)(116), 송신구간과 수신구간 사이의 보호구간(guard time)(117) 및 그 외의 중간구간(119)을 포함하는 소정의 펄스반복구간(PRT: pulse repetition time)(118)이 주기적으로 반복된다.
본 발명의 초음파 영상장치는, 수신구간(116) 및 중간구간(119) 동안, 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단할 수 있다. 펄스전원부 제어신호(113)를 디스에이블(disable)시키기 위한 방법으로, 도 9에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨트롤러(92)가 동작제어신호(91)의 상태를 로우(low)로 조정하거나, 도 10에 도시된 바와 같이, DC-DC 컨트롤러(101)가 제어스위치(103)를 온(On)할 수 있다.
이에 따라, 수신구간(116) 및 중간구간(119) 동안, 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단함에 의해 스위칭 노이즈를 감소시키고, 소비되는 전력을 절감할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 채널을 통한 펄스의 송신구간 및 수신구간에서의 펄스전원부의 제어신호 및 스위칭신호의 파형을 도시한 예이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초음파 영상장치는, 복수(N개)의 채널(channel)을 통해 트랜스듀서(13)로 펄스신호를 송신하고, 트랜스듀서(13)로부터 펄스신호에 대응하는 피드백신호를 수신한다. 일실시예로서, 초음파 영상장치는 펄스송수신부(12)에 포함된 멀티 채널 트랜시버(multi-channel transceiver)의 구성에 의해, 복수의 채널을 통해 펄스신호를 송신하고, 피드백신호를 수신할 수 있다. 예로서, 멀티 채널 트랜시버는 64 채널, 128 채널 등으로 구현될 수 있고, AFE(Analog Front-end)로 동작하는 ASIC로 구현될 수 있다.
일실시예로서, 멀티 채널 트랜시버가 N채널로 구현되는 경우, 채널 1을 통해 채널1송신펄스(142)를 송신하고, 채널 2를 통해 채널2송신펄스를 송신한다. 이러한 과정을 반복하여 마지막 채널 N을 통해 채널N송신펄스(143)를 송신하게 된다. 이 때, 연속적인 채널1송신펄스(142)와 채널2송신펄스 간에는 소정 간격의 지연 시간(delay time)이 적용될 수 있다. 이와 같이, N개의 채널을 통해 송신펄스의 송신이 완료되면, 동일한 N개의 채널을 통해 송신펄스에 대응하는 피드백신호를 수신하게 된다.
일실시예로서, 본원발명의 초음파 영상장치는, 상기와 같이 복수의 채널을 통해 송신펄스를 송신하고 피드백신호를 수신함에 있어, 피드백신호를 수신하는 수신구간(Rx) 동안, 펄스전원부 제어신호(114)를 디스에이블(disable)시킴에 의해 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단할 수 있다. 이 경우, 펄스전원부(11)의 스위칭 동작을 제어하는 펄스전원부 스위칭신호(145)는 펄스전원부 제어신호(114)에 대응하도록 디스에이블(disable)되고, 이에 따라 펄스전원부(11)의 스위칭 동작이 중지된다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 노이즈 제거에 의한 초음파 영상의 품질 변화를 도시한 예이다. 도 15에 도시된 바와 같이, (a)영상은 도 7에 도시된 종래 기술의 초음파 영상장치에 의한 태아의 초음파 영상을 나타내고, (b)영상은 본 발명의 초음파 영상장치에 의한 태아의 초음파 영상을 나타낸다.
(a)영상은, 펄스신호를 송신하고 피드백신호를 수신하는 동안, 펄스송신부(펄서)로 계속해서 전원을 공급함에 의해 생성되는 초음파 영상이다. 이 경우, 피드백신호를 수신하는 동안 펄스전원부의 스위칭 회로에서 발생되는 스위칭 노이즈의 영향으로 인해, 태아의 초음파 영상이 불분명한 형태를 보여주고 있다.
(b)영상은, 본 발명의 초음파 영상장치에 의해, 피드백신호를 수신하는 수신구간 동안 펄스송신부로의 전원 공급을 차단함에 의해 생성되는 초음파 영상이다. 이 경우, 피드백신호를 수신하는 동안 펄스전원부의 스위칭 회로에서 발생되는 스위칭 노이즈를 감소시킴에 의해, 태아의 초음파 영상이 (a)에 비해 명확한 형태를 보여주고 있다.
또한, (b)의 초음파 영상을 생성함에 있어, 수신구간 동안 펄스송신부로의 전원을 차단하기 때문에 (a)의 초음파 영상을 생성하기 위해 소비되는 전력보다 더 적은 전력이 소비될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 초음파 영상장치에 의하면, 피드백신호의 수신구간 동안 펄서로의 전원공급을 차단함에 의해, 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선하고, 또한, 소비되는 전력을 절감시키는 효과가 있다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 전원관리방법을 도시한 흐름도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 먼저 동작 S160에서, 트랜스듀서로 초음파 출력을 위한 펄스신호를 송신하고, 동작 S161에서, 트랜스듀서로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다. 또한, 동작 S160 및 동작 S161이 수행되는 동안, 동작 S162에서, 피드백신호의 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부(121)로의 전원 공급 여부를 제어한다.
동작 S162를 수행함에 있어, 펄스전원부(11)는 펄스신호가 출력되도록 DC-DC 변환을 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위칭부를 포함하고, 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 스위칭부의 스위칭 동작을 중지시키는 동작을 포함할 수 있다. 예로서, 스위칭부는 DC-DC컨버터에 마련되는 스위칭 소자(FET)로 구현될 수 있다.
일실시예로서, 펄스전원부(11)는 동작제어신호에 따라 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 구동부를 더 포함하고, 이 때, 동작 S162는, 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단하도록 구동부로 입력되는 동작제어 신호의 상태를 제어하는 동작을 포함할 수 있다. 동작제어신호는 예컨대 인에이블 신호로 구현될 수 있다. 예로서, 구동부는, DC-DC컨버터에 마련되어 스위칭 소자(FET)의 스위칭 동작을 제어하는 DC-DC 컨트롤러로 구현될 수 있고, DC-DC 컨트롤러로 입력되는 인에이블 신호의 상태를 로우(low)로 조정하여 스위칭 소자의 스위칭 동작을 중지시킬 수 있다.
다른 실시예로서, 스위칭부는 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 선택적으로 허용하기 위한 제어스위치를 포함하고, 이 때, 동작 S162는, 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단하도록 제어스위치를 제어하는 동작을 포함할 수 있다. 예로서, 수신구간의 적어도 일부 구간 동안, DC-DC 컨버터에 마련된 제어스위치를 온(On)하여 스위칭 소자(FET)의 스위칭 동작이 중지되도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 영상장치의 전원관리방법에 따라, 수신구간의 적어도 일부 구간 동안, 펄서로의 전원공급을 차단함에 의해, 스위칭 노이즈를 감소시켜 초음파 영상의 품질을 개선할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 전원관리방법을 도시한 흐름도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 먼저 동작 S170에서, 트랜스듀서로 초음파 출력을 위한 펄스신호를 송신하고, 동작 S171에서, 트랜스듀서로부터 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다. 또한, 동작 S170 및 동작 S171이 수행되는 동안, 동작 S172에서, 피드백신호의 수신구간 전체에 대해, 펄스송신부(121)로의 전원 공급을 차단한다. 즉, 펄스신호를 송신하는 송신구간에서만 펄스송신부(121)로 전원을 공급하고, 피드백신호를 수신하는 수신구간에서는 펄스송신부(121)로 전원 공급을 차단할 수 있다.
특히, 펄스신호의 송신구간에 비해 피드백신호의 수신구간이 더 긴 경우, 수신구간 전체에 대해 펄서로의 전원 공급을 차단하게 되므로 스위칭 노이즈의 감소 효과 및 소비전력의 절감 효과가 클 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 영상장치의 전원관리방법을 도시한 흐름도이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 먼저 동작 S180에서, 트랜스듀서(13)로 초음파 출력을 위한 펄스신호를 송신하고, 동작 S181에서, 트랜스듀서(13)로 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신한다. 다음으로, 동작 S182에서, 트랜스듀서(13)로부터 수신되는 피드백신호에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행한다. 또한, 동작 S180 내지 동작 S182가 수행되는 동안, 동작 S183에서, 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, ADC(16)로의 전원공급을 차단한다.
동작 S183을 수행함에 있어, 수신구간 동안에만 ADC(16)로 전원이 공급되도록 하고, 수신구간 이외의 구간에서는, ADC(16)로 전원이 공급되지 않도록 할 수 있다. 즉, ADC(16)는 수신되는 피드백신호에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하므로, 피드백신호가 수신되는 수신구간에서만 동작하도록 할 수 있다.
이에 따라, 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에서, ADC(16)로의 전원 공급을 차단함에 의해, 소비되는 전력을 절감시키는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

Claims (15)

  1. 초음파 영상장치에 있어서,
    대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서와;
    상기 트랜스듀서로 상기 초음파의 출력을 위한 펄스신호를 송신하는 펄스송신부와;
    상기 트랜스듀서로부터 상기 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신하는 펄스수신부와;
    상기 펄스송신부로 전원을 공급하는 펄스전원부와;
    상기 펄스신호를 송신하는 송신구간 및 상기 피드백신호를 수신하는 수신구간이 주기적으로 반복되는 신호송수신구간 중 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급 여부를 제어하도록 상기 펄스전원부를 제어하는 제어부를 포함하는 초음파 영상장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수신구간 전체에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 펄스전원부를 제어하는 초음파 영상장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스전원부는 상기 펄스신호가 출력되도록 DC-DC변환을 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위칭부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 중지시키는 초음파 영상장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 펄스전원부는, 동작제어신호에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 구동부를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 구동부로 입력되는 동작제어 신호의 상태를 제어하는 초음파 영상장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 펄스송신부로의 전원공급을 선택적으로 허용하기 위한 제어스위치를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 제어스위치를 제어하는 초음파 영상장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수신구간 중 상기 스위칭부에서 발생되는 스위칭 노이즈의 크기가 소정치 이상인 구간에 대해, 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 중지시키는 초음파 영상장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 트랜스듀서로부터 수신되는 상기 피드백신호에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행하는 ADC와;
    상기 ADC로 전원을 공급하는 ADC전원부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 수신구간 이외의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 ADC로의 전원 공급을 차단하도록 상기 ADC전원부를 제어하는 초음파 영상장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 펄스전원부는, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 제어하기 위한 제1제어신호를 출력하고,
    상기 ADC전원부는, 상기 ADC로의 전원 공급을 제어하기 위한 제2제어신호를 출력하고,
    상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호는, 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 있어 상반되는 파형을 가지는 초음파 영상장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 신호송수신구간은, 상기 송신구간 및 상기 수신구간 이외의 중간구간을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 중간구간의 적어도 일부 구간 동안, 상기 펄스송신부로의 전원 공급을 차단하도록 상기 펄스전원부를 제어하는 초음파 영상장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 송신구간 및 상기 수신구간 사이에 소정의 보호구간(guard time)이 존재하고,
    상기 제어부는, 상기 보호구간 동안, 상기 펄스송신부로 전원이 공급되도록 상기 펄스전원부를 제어하는 초음파 영상장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수신구간 개시 시점보다 소정 시간 우선하여 상기 ADC로 전원이 공급되도록 상기 ADC전원부를 제어하는 초음파 영상장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스수신부 및 상기 펄스전원부는 상호간에 인접 배치되는 초음파 영상장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스전원부에 소스전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는 초음파 영상장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 펄스전원부는, 외부의 전원공급장치로부터 소스전원을 공급받기 위한 연결부를 포함하는 초음파 영상장치.
  15. 초음파 영상장치의 전원관리방법에 있어서,
    펄스송신부에 의해, 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서로 상기 초음파 출력을 위한 펄스신호를 송신하는 단계와;
    펄스수신부에 의해, 상기 트랜스듀서로부터 상기 송신된 펄스신호에 대응하여 피드백신호를 수신하는 단계와;
    펄스전원부에 의해, 상기 펄스신호를 송신하는 송신구간 및 상기 피드백신호를 수신하는 수신구간이 주기적으로 반복되는 신호송수신구간 중 상기 수신구간의 적어도 일부 구간에 대해, 상기 펄스송신부로의 전원 공급 여부를 제어하는 단계를 포함하는 초음파 영상장치의 전원관리방법.
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