WO2017131280A1 - 초음파 프로브 및 이를 포함한 초음파 진단 시스템 - Google Patents

초음파 프로브 및 이를 포함한 초음파 진단 시스템 Download PDF

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WO2017131280A1
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heat
housing
ultrasound
anisotropic
disposed
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PCT/KR2016/002223
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진길주
한호산
김동현
안미정
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삼성메디슨 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasound probe for use in ultrasound diagnosis and an ultrasound diagnosis system including the same.
  • the ultrasound diagnosis system is an apparatus for diagnosing a subject by imaging the inside of a subject, and irradiates an ultrasound signal to the subject and receives information of an echo signal reflected from the subject to obtain an image of a predetermined portion inside the subject.
  • the ultrasound diagnostic system is widely used together with other image diagnosis apparatuses because of the advantages of high stability, display of images in real time, and safety without radiation exposure.
  • the ultrasound diagnostic system has an ultrasound probe that contacts the subject to image the interior of the subject's body.
  • the ultrasonic probe has an ultrasonic transceiver configured to generate ultrasonic waves and transmit and receive ultrasonic waves therein. In the ultrasound diagnosis process, the ultrasound transceiver contacts the object.
  • the ultrasonic transceiver which contacts the object may generate heat during its operation.
  • the temperature of the ultrasound transceiver may be higher than the body temperature of the object to cause discomfort to the object or, in severe cases, may cause burns.
  • the ultrasound probe may include a heat dissipation member that emits heat from the ultrasound transceiver to the rear instead of the front toward the object.
  • an image processor for image processing may be disposed inside the ultrasound probe in order to reduce the size of the transmitted file.
  • the image processor may also generate heat during its operation, but rather has a temperature higher than that of the ultrasonic transceiver.
  • the heat dissipation member for dissipating heat of the ultrasonic transceiver unit is disposed inside the ultrasonic probe, the heat dissipation member does not perform its original function by the image processor, but the ultrasonic transceiver may be heated by the image processor.
  • An object of the embodiments is to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic system including the same, even though a high temperature image processor is disposed inside the ultrasonic probe, having a slim structure and capable of maintaining the temperature of the ultrasonic transceiver at or below a predetermined temperature.
  • An acoustic module disposed inside the housing and configured to transmit an ultrasonic signal to an object and receive an echo signal reflected from the object;
  • An image processor disposed inside the housing at the rear of the acoustic module, electrically connected to the acoustic module, and generating ultrasonic image data from an echo signal received from the acoustic module;
  • a first heat insulating wall disposed between the sound module and the image processor inside the housing;
  • a first heat dissipation member disposed behind the image processor inside the housing
  • the thermal conductivity in the longitudinal direction of the housing is connected to the first heat dissipation member so as to connect the sound module and the first heat dissipation member to penetrate the first heat insulation wall, and the heat conductivity of the housing in the longitudinal direction of the housing is maintained.
  • at least one anisotropoc thermally conductive member that is greater than the thermal conductivity in a direction perpendicular to the direction.
  • the temperature of the image processor may be higher than the temperature of the sound module while the ultrasonic probe is in operation.
  • the anisotropic thermal conductive member, the thermal conductivity in the longitudinal direction of the housing may be at least 10 times greater than the thermal conductivity in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the housing.
  • the anisotropic thermal conductive member, the thermal conductivity in the longitudinal direction of the housing is 50 W / mK or more, the thermal conductivity in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the housing may be 0.5 W / mK or less.
  • the anisotropic thermally conductive member may include at least one thermally conductive fiber and a heat insulating material surrounding the at least one thermally conductive fiber.
  • the diameter of the thermally conductive fiber may be 15 um or less.
  • the thickness of the anisotropic thermal conductive member may be 5 mm or less.
  • At least a portion of the anisotropic thermal conductive member may be disposed between the image processor and an outer wall of the housing.
  • At least a portion of the anisotropic thermal conductive member may be disposed inside the outer wall of the housing.
  • the acoustic module includes a piezoelectric body for generating an ultrasonic signal, an acoustic lens disposed in front of the piezoelectric body, a backing plate disposed at the rear of the piezoelectric body, and a heat radiating member for dissipating heat of the piezoelectric body. It includes, one end of the anisotropic heat conductive member may contact the heat dissipation member.
  • the acoustic module may further include a thermally conductive material disposed between the anisotropic thermally conductive member.
  • the display device may further include a second heat dissipation member disposed behind the housing and a thermal conductive plate disposed between the image processor and the second heat dissipation member.
  • a second heat insulation wall for blocking heat transfer between the first heat dissipation member and the second heat dissipation member may be disposed behind the housing.
  • the housing may include a heat dissipation unit of the mesh structure that can flow in and out of the air, the first heat dissipation member may be disposed inside the heat dissipation unit.
  • the housing may include a heat dissipation unit having a mesh structure that allows air to flow in and out, and the second heat dissipation member may be disposed in the heat dissipation unit.
  • the anisotropic thermal conductive member is a plurality, the plurality of anisotropic thermal conductive member may be spaced apart in the width direction of the housing.
  • the ultrasonic probe may be a wireless ultrasonic probe.
  • the ultrasound diagnostic system may include the above-described ultrasound probe.
  • the ultrasonic probe and the ultrasonic diagnostic system including the same may have a slim structure and have a temperature lower than or equal to a predetermined temperature even though the ultrasonic probe includes an image processor heated to a high temperature inside the ultrasonic probe. Can be maintained.
  • FIG. 1 is a view for explaining an ultrasound diagnostic system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless ultrasonic probe according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method in which a wireless ultrasound probe communicates with an ultrasound diagnostic apparatus using a plurality of wireless communication methods according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 4A and 4B are perspective and side views of a wireless ultrasonic probe according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a view for explaining an internal configuration of a wireless ultrasonic probe according to an embodiment.
  • FIG. 6A is a view for explaining a temperature distribution according to heat generation of an acoustic module and an image processor of a wireless ultrasonic probe according to a comparative example
  • FIG. 6B is a view for explaining a heat transfer direction in FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view conceptually illustrating a wireless ultrasound probe according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a portion of FIG. 5.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view conceptually illustrating a wireless ultrasound probe according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an anisotropic thermal conductive member according to the embodiment.
  • 11A and 11B are conceptual diagrams for explaining the thermal conductivity characteristics by the anisotropic thermal conductive member.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view conceptually illustrating a wireless ultrasound probe according to another exemplary embodiment.
  • FIGS. 13A and 13B are views conceptually illustrating a cross-sectional shape of an anisotropic thermal conductive member according to another embodiment.
  • FIG. 14 is a view for explaining an example in which an anisotropic thermal conductive member is disposed on a wireless ultrasonic probe.
  • 15 is a cross-sectional view conceptually illustrating a wireless ultrasound probe according to another exemplary embodiment.
  • part refers to a hardware component, such as software, FPGA or ASIC, and “part” plays certain roles. However, “part” is not meant to be limited to software or hardware.
  • the “unit” may be configured to be in an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors.
  • a “part” refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays and variables.
  • the functionality provided within the components and “parts” may be combined into a smaller number of components and “parts” or further separated into additional components and “parts”.
  • an “ultrasound image” refers to an image of an object obtained using ultrasound.
  • a "subject” may include a person or animal, or part of a person or animal.
  • the subject may include at least one of organs such as the liver, heart, uterus, brain, breast, abdomen, and blood vessels.
  • the subject may be a phantom, and phantom may mean a substance very close to the density and effective atomic number of the creature and very close to the volume of the creature.
  • the phantom may be a spherical phantom having characteristics similar to a human body.
  • the "user” may be a doctor, a nurse, a clinical pathologist, a medical imaging expert, or the like, and may be a technician who repairs a medical device, but is not limited thereto.
  • first”, “second” or “first-first” and the like is an exemplary term for referring to different components, objects, images, pixels, or patches. Therefore, the expressions “first”, “second” or “first-1”, etc. do not indicate the order between the components or indicate the priority.
  • FIG. 1 is a view for explaining an ultrasound diagnostic system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the wireless ultrasound probe 100 and the ultrasound diagnosis apparatus 200 may configure an ultrasound diagnosis system.
  • the wireless ultrasound probe 100 may transmit an ultrasound signal to the object and receive an echo signal reflected from the object to form a received signal.
  • the wireless ultrasound probe 100 may generate ultrasound image data by image processing the received signal.
  • the wireless ultrasound probe 100 may transmit the generated ultrasound image data to the ultrasound diagnosis apparatus 200.
  • the wireless ultrasound probe 100 may be wirelessly connected to the ultrasound diagnosis apparatus 200 using a wireless communication method.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 200 may be wirelessly connected to the wireless ultrasound probe 100 and may display an ultrasound image by using ultrasound image data received from the wireless ultrasound probe 100.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 200 may not only display a gray scale ultrasound image of the object in accordance with an A mode, a B mode, and a M mode, as well as an image of a gray scale.
  • the motion may be represented as a Doppler image.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 200 may be spherical as well as cart type, and the portable ultrasound diagnostic apparatus may be a Picture Archiving and Communication System (PACS) viewer or a hand-carried cardiac ultrasound. ) May include, but is not limited to, a smart phone, a laptop computer, a PDA, a tablet PC, and the like.
  • PPS Picture Archiving and Communication System
  • the ultrasound diagnosis apparatus 200 is an apparatus for generating an ultrasound image and displaying the generated image by processing the ultrasound image data received from the wireless ultrasound probe 100, or simply displaying an image without a separate image processing function. It may be a device that implements only functions. That is, the ultrasound diagnosis apparatus 200 may include a display device that receives an image from the wireless ultrasound probe 100 and displays the received image on a screen without further processing.
  • the wireless ultrasound probe 100 may be wirelessly connected to the ultrasound diagnosis apparatus 200 using a data communication method.
  • the wireless ultrasound probe 100 may be wirelessly connected to the ultrasound diagnosis apparatus 200 using 60 GHz millimeter wave short range wireless communication.
  • the wireless ultrasonic probe 100 may include, for example, a wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, and WFD (Wi-Fi Direct).
  • UWB ultra wideband
  • IrDA Infrared Data Association
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • NFC Near Field Communication
  • WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX)
  • SWAP shared wireless access protocol
  • WiGig wireless gigabit allicance
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless ultrasonic probe 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the wireless ultrasound probe 100 may include an ultrasonic transceiver 110, an image processor 120, a communicator 130, a battery 150, and a controller 160.
  • the ultrasound transceiver 110 transmits an ultrasound signal to the object and receives an echo signal reflected from the object.
  • the ultrasound transceiver 110 may generate a pulse for forming the transmission ultrasound according to a predetermined pulse repetition frequency (PRF).
  • PRF pulse repetition frequency
  • the ultrasound transceiver 110 may apply a delay time for determining the transmission directionality to the pulse.
  • Each pulse to which the delay time is applied may correspond to each of a plurality of piezoelectric vibrators included in the transducer.
  • the ultrasound transceiver 110 may transmit an ultrasound signal to an object by applying pulses corresponding to a plurality of piezoelectric vibrators at a timing corresponding to each pulse to which a delay time is applied.
  • the image processor 120 generates ultrasound image data corresponding to the type of data determined by the controller 160 from the echo signal received by the ultrasound transceiver 110.
  • the image processor 120 may generate ultrasound image data by processing the echo signal reflected from the object.
  • the image processor 120 may amplify the echo signal for each channel and perform analog-to-digital conversion of the amplified echo signal.
  • the image processor 120 may apply a delay time for determining reception directivity to the digitally converted echo signal. As such, since the image processor 120 is included in the wireless ultrasonic probe 100, the capacity of data transmitted by the communication unit 130 may be reduced.
  • the communicator 130 transmits the ultrasound image data generated by the image processor 120 to the ultrasound diagnosis apparatus 200 (refer to FIG. 1).
  • the communicator 130 may transmit raw data generated by analog-digital conversion of the echo signal amplified by the image processor 120 to the ultrasound diagnosis apparatus 200.
  • the communication unit 130 may include identification information of the wireless ultrasound probe 100, ultrasound preset setting information, information about a user of the wireless ultrasound probe 100, and information about an object. At least one of the setting information may be transmitted to the ultrasound diagnosis apparatus 200.
  • the communicator 130 may perform wireless communication with the ultrasound diagnosis apparatus 200.
  • the communication unit 130 may be, for example, a wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, WFD (Wi-Fi Direct), infrared communication (IrDA), or BLE. (Bluetooth Low Energy), Near Field Communication (NFC), Wireless Broadband Internet (Wibro), WiMAX (World Interoperability for Microwave Access, WiMAX), Shared Wireless Access Protocol (SWAP), Wireless Gigabit Allicance, WiGig ) And data communication with the ultrasound diagnosis apparatus 200 using at least one of a short range communication method including an RF communication method.
  • the communicator 130 may perform data communication with the ultrasound diagnosis apparatus 200 using a 60 GHz millimeter wave near field communication scheme.
  • the communication unit 130 may be connected to the network by wire or wirelessly to communicate with an external device or server.
  • the communicator 130 may exchange data with a hospital server or another medical device in a hospital connected through a PACS (Picture Archiving and Communication System).
  • the communicator 130 may perform data communication according to a digital imaging and communications in medicine (DICOM) standard.
  • DICOM digital imaging and communications in medicine
  • the communication unit 130 may transmit and receive data related to diagnosis of the object, such as ultrasound image, ultrasound data, and Doppler data of the object through a network, and may also transmit and receive medical images taken by other medical devices such as CT, MRI, and X-ray. Can be. In addition, the communication unit 130 may receive information on a diagnosis history, a treatment schedule, and the like of the patient from the server and use the same to diagnose the object.
  • the communication unit 130 may perform data communication with a portable terminal of a doctor or a customer as well as a server or a medical device in a hospital.
  • the battery 150 supplies power required for the wireless ultrasonic probe 100 to operate.
  • the battery 150 may include, for example, at least one of lithium-ion (Li-ion), nickel hydroxide (Ni-MH), lead oxide (PbOx), and lead-sulfur (Na-S).
  • Li-ion lithium-ion
  • Ni-MH nickel hydroxide
  • PbOx lead oxide
  • Na-S lead-sulfur
  • the present invention is not limited to the above examples, and may be made of a chargeable material and / or a material such as a lithium metal oxide, an organic electrode material, and a transition metal.
  • the controller 160 controls the communicator 130 to determine a data communication method used to transmit the ultrasound image data generated by the image processor 120 to the ultrasound diagnosis apparatus 200.
  • the controller 160 may use the wireless communication method, the available bandwidth, the transmission rate through the communication channel, the type of the communication channel, and the ultrasound diagnosis based on the information on the ultrasound diagnosis apparatus 200. At least one of the identifiers of the device 200 may be determined.
  • the controller 160 may select at least one image processing step based on the type of the determined data, from among a plurality of sequential image processing steps to be performed to generate a displayable ultrasound image from the echo signal. have.
  • the controller 160 may obtain information about the ultrasound diagnosis apparatus 200 through the communication unit 130.
  • the controller 160 determines a type of data configured to be processed by the ultrasound diagnosis apparatus 200 based on information about the ultrasound diagnosis apparatus 200, and determines a method of performing data communication with the ultrasound diagnosis apparatus 200. Can be. For example, when the controller 160 transmits raw data generated by analog-to-digital conversion of the echo signal reflected from the object to the ultrasound diagnosis apparatus 200, 60 GHz millimeter wave near field communication
  • the communication unit 130 may be controlled to use the scheme.
  • the controller 160 includes, for example, at least one of a central processing unit, a microprocessor, a graphic processor, a random-access memory (RAM), and a read-only memory (ROM). It can be configured as a module. In one embodiment, the controller 160 may be implemented as an application processor (AP). In one embodiment, the controller 160 may be implemented as a hardware component such as an FPGA or an ASIC. However, the present invention is not limited thereto, and the controller 160 may include components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and programs. It may include procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • AP application processor
  • the controller 160 may include components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and programs. It may include procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data,
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method in which the wireless ultrasound probe 100 communicates with the ultrasound diagnosis apparatus 200 using a plurality of wireless communication methods according to an embodiment of the present disclosure.
  • the wireless ultrasound probe 100 may include an ultrasound transceiver 110, an image processor 120, an image generator 128, a communicator 130, and a controller 160.
  • a configuration that may be included in the wireless ultrasonic probe 100 according to an exemplary embodiment of the present disclosure is not limited to the components illustrated in FIG. 3, and the wireless ultrasonic probe 100 may include the components illustrated in FIG. 3. It may contain fewer or more components. Since the communication unit 130 and the control unit 160 are the same as the communication unit 130 and the control unit 160 shown in FIG. 2, overlapping descriptions thereof will be omitted.
  • the ultrasonic transceiver 110 may include an acoustic module 111.
  • the acoustic module 111 receives an echo signal reflected from the object.
  • the acoustic module 111 may include a plurality of transducers.
  • the plurality of transducers may generate ultrasonic waves, which are vibrations according to the transmitted electrical signals, and generate ultrasonic waves, and process the acoustic energy reflected from the object to generate electrical signals.
  • the image processor 120 may include a high voltage multiplexer 121, a transmit / receive analog circuit 122, a first beam former 123, a second beam former 124, an intermediate processor 125, a back end processor 126, and It may include a post processor 127.
  • the high voltage multiplexer (HV mux) 121 may sequentially select a plurality of transducers of the acoustic module 111.
  • the transmit / receive analog circuit (T / RX Analog Circuit) 122 may separate a signal for transmitting an ultrasound signal to an object and a signal processed from an echo signal received from the object.
  • the beam formers 123 and 124 perform a process of focusing the echo signal in order to see the reflection characteristic of the tissue at the desired position of the object from the received echo signal.
  • the first beamformer 123 may be an analog beamformer
  • the second beamformer 124 may be a digital beamformer.
  • the middle processing unit 125 may perform an intermediate processing operation on the beamformed signals by the beam forming units 123 and 124.
  • the intermediate processor 125 may control a gain with respect to the beamformed signal.
  • the intermediate processor 125 may perform dynamic frequency variation with respect to each of the plurality of regions separated based on predetermined depths in order to compensate for a frequency variation depending on the depth of the object. Phase rotation according to may be performed.
  • the intermediate processor 125 may perform low pass filtering.
  • the back-end processing unit 126 may detect an envelope of the I component data and the Q component data output from the intermediate processor 125.
  • the post processing unit 127 may perform a digital signal processor (DSP) for generating a D (Doppler) -mode image and a C (Color) -mode image.
  • DSP digital signal processor
  • the image generator 128 may generate an image of a form that can be output to the screen from the processed signal.
  • each of the ultrasound diagnosis apparatuses 200-1, 200-2, and 200-3 may have different types of data that can be processed therein. That is, the plurality of ultrasound diagnosis apparatuses 200-1, 200-2, and 200-3 generally generate ultrasound images from intermediate signals or image data obtained from any one of the above-described image processing configurations 121 to 127. It can be configured to generate.
  • Each of the elements 121 to 127 included in the image processor 120 may be an image processor 120 of the wireless ultrasound probe 100 according to an exemplary embodiment. Therefore, the wireless ultrasound probe 100 according to the exemplary embodiment of the present disclosure may be connected to various ultrasound diagnosis apparatuses 200-1, 200-2, and 200-3 to be used.
  • 200-2, 200-3 may output data suitable for the ultrasound diagnostic apparatus 200-1, 200-2, 200-3 according to the type of data that can be processed.
  • the controller 160 may recognize an identifier of the ultrasound diagnosis apparatus connected to the wireless ultrasound probe 100 among the ultrasound diagnosis apparatuses 200-1, 200-2, and 200-3.
  • the wireless ultrasonic probe 100 recognizes a signal processing process that can be processed by the ultrasonic diagnostic apparatus based on an identifier of the ultrasonic diagnostic apparatus, and a signal processing process that the ultrasonic diagnostic apparatus cannot process may be performed inside the wireless ultrasonic probe 100.
  • the transmission data transmitted from the wireless ultrasound probe 100 to the ultrasound diagnosis apparatus may be an intermediate processing result or processed image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus may perform incomplete residual processing steps on the transmission data to generate an ultrasound image for output on a screen or a display.
  • the wireless ultrasound probe 100 selectively selects intermediate data generated in any processing step among a series of processing steps for obtaining an ultrasound image of the object from an echo signal received from the object, based on the identifier of the ultrasound diagnostic apparatus. You can print
  • the first ultrasound diagnostic apparatus 200-1 may perform all signal processing steps except beamforming. Therefore, when the wireless ultrasound probe 100 is connected to the first ultrasound diagnosis apparatus 200-1, the wireless ultrasound probe 100 uses the signal output from the second beam forming unit 124 as first data as the transmission data. The transmission may be transmitted to the diagnostic apparatus 200-1. In this case, the wireless ultrasound probe 100 may deactivate the intermediate processor 125, the back end processor 126, the post processor 127, and the image generator 128 that perform the processing after beam formation.
  • the wireless ultrasound probe 100 may perform a back end.
  • the output of the processing unit 126 can be generated as transmission data.
  • the wireless ultrasound probe 100 since the wireless ultrasound probe 100 does not need to perform the functions of the post processor 127 and the image generator 128, the wireless ultrasound probe 100 may deactivate the post processor 127 and the image generator 128.
  • the third ultrasound diagnostic apparatus 200-3 is a device that merely implements an image display function without a separate image processing function. to be. Therefore, when the wireless ultrasound probe 100 is connected to the third ultrasound diagnostic apparatus 200-3, the wireless ultrasound probe 100 uses the signal output from the image generator 128 as transmission data to transmit the third ultrasound diagnostic apparatus. To 200-3.
  • the wireless ultrasound probe 100 may transmit ultrasound image data to the ultrasound diagnosis apparatus 200-1, 200-2, 200-3 using a plurality of data communication schemes.
  • the wireless ultrasound probe 100 may transmit transmission data using a data communication method suitable for the wireless communication method used by the ultrasound diagnosis apparatus 200-1, 200-2, 200-3.
  • the wireless ultrasound probe 100 may use different data communication schemes according to characteristics of data to be transmitted.
  • 4A and 4B are perspective and side views of a wireless ultrasonic probe 100 according to an embodiment.
  • 5 is a view for explaining the internal configuration of the wireless ultrasonic probe 100 according to the embodiment.
  • the wireless ultrasound probe 100 includes a housing 170.
  • the housing 170 forms an exterior of the wireless ultrasonic probe 100 and includes a head portion 171, a handle portion 172, and a heat dissipation portion 173.
  • the housing 170 has a predetermined length in the longitudinal direction, for example, the Y direction, and has a predetermined height in the height direction, for example, the Z direction.
  • the head part 171 is disposed in front of the handle part 172, and the heat dissipation part 173 is disposed behind the handle part 172.
  • the front may be a direction toward the object, the rear may be the opposite direction of the front.
  • the above-described ultrasonic transceiver 110, the image processor 120, the communicator 130, the battery 150, and the controller 160 may be disposed inside the housing 170.
  • the acoustic module 111 of the ultrasonic transceiver 110 may be disposed in the head 171.
  • the image processor 120, the communicator 130, and the battery 150 may be disposed in the handle 172.
  • the image processor 120 may be disposed in front of the communicator 130 and the battery 150 within the handle 172.
  • the image processor 120 is disposed at the rear of the sound module 111 and is electrically connected to the sound module 111.
  • the image processor 120 and the sound module 111 are electrically connected by at least one signal line.
  • the image processor 120 and the sound module 111 are electrically connected by two signal lines L1 and L2.
  • the image processor 120 may include beam forming units 123 and 124 (see FIG. 3).
  • heat may be generated in a configuration disposed inside the housing 170.
  • heat may be generated in the acoustic module 111 and the image processor 120 disposed inside the housing 170.
  • the acoustic module 111 may increase in temperature while transmitting an ultrasonic signal or receive an echo signal, and the image processor 120 may increase in temperature during image processing.
  • FIG. 6A is a diagram for describing a temperature distribution according to heat generated by the acoustic module 111 and the image processor 120 of the wireless ultrasonic probe 1
  • FIG. 6B is a diagram for describing a heat transfer direction in FIG. 6A. .
  • the image processor 120 may increase the temperature higher than the temperature of the acoustic module 111.
  • heat may be generated in the sound module 111 to increase the temperature of the sound module 111 to 40 ° C. to 50 ° C.
  • heat may be generated in the image processor 120 to heat up the temperature of the image processor 120. Can rise from 80 ° C to 100 ° C.
  • the temperature of the sound module 111 is lower than the temperature of the image processor 120, heat generated in the image processor 120 may be transmitted to the front and the rear, whereas the sound module 111 may be transferred to the sound module 111.
  • the generated heat is not transmitted backwards, but may be forwarded.
  • a first heat insulation wall 181 may be disposed between the acoustic module 111 and the image processor 120.
  • the first heat insulation wall 181 may prevent the sound module 111 from being heated by the image processor 120.
  • the first heat insulation wall 181 may prevent the sound module 111 from being radiantly heated by the image processor 120.
  • the first heat insulation wall 181 may be disposed between the head portion 171 and the handle portion 172.
  • the arrangement of the first heat insulation wall 181 is not limited thereto.
  • the first heat insulation wall 181a may be disposed to surround the acoustic module 111 in the head portion 171.
  • the wireless ultrasound probe 100 may have a structure that emits heat generated in the image processor 120 to the outside of the housing 170.
  • the wireless ultrasonic probe 100 may include a thermal conductive plate 510 and a second heat dissipation member 520 disposed inside the housing 170.
  • the thermally conductive plate 510 is disposed to contact the image processor 120 inside the head 171. Accordingly, heat is transferred from the image processor 120 to the thermally conductive plate 510 by conduction phenomenon.
  • the thermally conductive plate 510 extends in the longitudinal direction (Y direction) of the housing 170, and a second heat dissipation member 520 is disposed at one end of the thermally conductive plate 510.
  • the second heat dissipation member 520 is disposed inside the heat dissipation unit 173.
  • the heat dissipation unit 173 may have a mesh structure including a plurality of holes h through which air may flow in and out. Accordingly, the second heat dissipation member 520 may be prevented from being touched by the user while being exposed to the air by the heat dissipation unit 173 having a mesh structure.
  • the second heat dissipation member 520 may include a plurality of heat dissipation fins in order to increase the exposed area.
  • the image processor 120 and the second heat dissipation member 520 are connected by the thermal conductive plate 510.
  • the temperature of the image processor 120 is higher than the temperature of the second heat radiating member 520 exposed in the air. Accordingly, heat is transferred from the relatively high temperature image processing unit 120 to the second heat dissipation member 520 through the thermal conductive plate 510 and to the relatively low heat dissipation member 520. Emitted into the air.
  • the thermally conductive plate 510 and the second heat dissipation member 520 it is possible to prevent the outer surface of the handle part 172 accommodating the image processor 120 from being heated above a predetermined temperature. For example, even if heat is generated during the operation of the image processor 120, the outer surface of the handle 172 may be maintained at 43 ° C. or less. Accordingly, the user can hold the handle 172 without discomfort and perform an ultrasound diagnosis.
  • the acoustic module 111 of the ultrasonic transceiver 110 is a portion that contacts the object during normal use of the wireless ultrasonic probe 100. Therefore, in order to prevent discomfort or burns of the object in contact with the acoustic module 111, it may be important to maintain the temperature of the acoustic module 111 below a predetermined temperature. For example, it may be important to maintain the temperature of the acoustic module 111 at 43 ° C. or less.
  • the wireless ultrasonic probe 100 may maintain the heat generated in the acoustic module 111 in order to maintain the temperature of the acoustic module 111 at a predetermined temperature or less, for example, 43 ° C. or less. It may have a structure for emitting to the outside.
  • the wireless ultrasonic probe 100 may include an anisotropic thermal conductive member 610 and a first heat dissipation member 620 disposed inside the housing 170.
  • the first heat dissipation member 620 is disposed in the heat dissipation unit 173 of the housing 170.
  • the first heat dissipation member 620 may prevent a user's contact while being exposed to air. Since the first heat dissipation member 620 is exposed to the air introduced into the heat dissipation unit 173, the first heat dissipation member 620 may emit heat transferred by the anisotropic heat conductive member 610.
  • the first heat dissipation member 620 may include a plurality of heat dissipation fins to increase the exposed area.
  • the anisotropic heat conductive member 610 is disposed inside the handle portion 172.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 may extend along the longitudinal direction (Y direction) of the housing 170.
  • the anisotropic heat conductive member 610 may penetrate the first heat insulation wall 181.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 may be connected to the acoustic module 111.
  • the acoustic module 111 is disposed at one end of the anisotropic thermal conductive member 610, and the anisotropic thermal conductive member 610 contacts the acoustic module 111.
  • the acoustic module 111 includes a piezoelectric body 1110 for generating an ultrasonic signal, an acoustic lens 1111 disposed in front of the piezoelectric body 1110, and a backing plate disposed behind the piezoelectric body 1110. 1112.
  • the acoustic module 111 further includes a heat dissipation member 1120 connected to the piezoelectric body 1110.
  • the arrangement and structure of the heat dissipation member 1120 are exemplary and may be variously modified to dissipate the acoustic module 111.
  • the anisotropic heat conductive member 610 may be disposed to contact the heat dissipation member 1120. Accordingly, heat generated in the piezoelectric body 1110 of the acoustic module 111 may be transferred to the anisotropic heat conductive member 610 through the heat dissipation member 1120.
  • connection between the anisotropic thermal conductive member 610 and the acoustic module 111 is not limited thereto, and may be variously modified as long as the structure may transfer heat from the acoustic module 111 to the anisotropic thermal conductive member 610.
  • a thermal conductive material 191 may be disposed between the acoustic module 111 and the anisotropic thermal conductive member 610, and the heat of the acoustic module 111 may be arranged by the thermal conductive material 191.
  • the anisotropic heat conductive member 610 may be transferred.
  • the anisotropic heat conductive member 610 is connected to the first heat dissipation member 620.
  • the first heat dissipation member 620 is disposed at the other end of the anisotropic heat conductive member 610, and the anisotropic heat conductive member 610 contacts the first heat dissipation member 620.
  • Heat is transferred from the acoustic module 111 to the first heat dissipation member 620 through the anisotropic heat conductive member 610.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 may be disposed adjacent to the image processor 120 inside the handle part 172.
  • the distance between the anisotropic thermal conductive member 610 and the image processor 120 may be 10 mm or less.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 may be configured to transmit the heat of the acoustic module 111 to the first heat dissipation member 620 despite the adjacent high temperature image processing unit 120.
  • the anisotropic heat conducting member 610 may be heat transferred in unidirection, for example in the longitudinal direction.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 may have a thermal conductivity greater than a thermal conductivity in a direction perpendicular to the length direction in the longitudinal direction.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 may have a thermal conductivity of 10 times or more greater than the thermal conductivity in the direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the anisotropic heat conductive member 610 is arranged to heat transfer in the longitudinal direction (Y direction) of the housing 170.
  • the longitudinal direction of the anisotropic thermal conductive member 610 may be disposed to correspond to the longitudinal direction (Y direction) of the housing 170.
  • the longitudinal direction of the anisotropic thermal conductive member 610 may be disposed parallel to the longitudinal direction (Y direction) of the housing 170.
  • the heat is transferred in the longitudinal direction (Y direction) of the housing 170 by the anisotropic heat conductive member 610, and the direction perpendicular to the longitudinal direction (Y direction) of the housing 170, for example, the height direction (Z direction). Heat transfer can be blocked or limited.
  • heat of the acoustic module 111 may not be discharged backwards. . Since the image processor 120 disposed at the rear of the acoustic module 111 is hotter than the acoustic module 111, the heat of the acoustic module 111 may not be discharged to the rear, but may be discharged to the front.
  • the heat conductive member is heated by the image processor 120 disposed adjacent to each other, so that heat of the acoustic module 111 may not be transferred to the first heat dissipation member 620. Rather, the heat conductive member may be a passage through which the acoustic module 111 is heated by the image processor 120, and thus the surface temperature of the acoustic module 111 may exceed 43 ° C.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 is perpendicular to the longitudinal direction (Y direction) of the housing 170 (Z direction). Since the heat transfer to the block is blocked, heat of the acoustic module 111 may be emitted to the rear of the housing 170 without interference of the relatively high temperature image processing unit 120.
  • FIGS. 11A and 11B are conceptual views for explaining thermal conduction characteristics by the anisotropic thermal conductive member 610.
  • the anisotropic thermally conductive member 610 may include at least one thermally conductive fiber 6101 and an insulating material 6102 surrounding the thermally conductive fiber 6101.
  • the anisotropic thermally conductive member 610 may include a plurality of thermally conductive fibers 6101 spaced apart from each other, and an insulating material 6102 surrounding the plurality of thermally conductive fibers 6101.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive fiber 6101 may be 100 W / mK or more.
  • the thermally conductive fiber 6101 may include at least one of gold, silver, copper, aluminum, carbon, a thermally conductive alloy, a thermally conductive polymer, and a superconducting material.
  • the thermally conductive fiber 6101 including carbon may be implemented in various forms, and may be at least one of carbon fiber, graphite, graphene, and carbon nanotubes.
  • the thermal conductivity of the insulating material 6102 may be 0.3 W / mK or less.
  • Insulating material 6102 may include an epoxy or the like.
  • heat is transferred to the anisotropic thermal conductive member 610 along the longitudinal direction Y1 of the thermally conductive fiber 6101. Since the heat insulating material 6102 is disposed around the thermally conductive fiber 6101, heat transfer in the direction Z1 perpendicular to the longitudinal direction Y1 of the thermally conductive fiber 6101 may be blocked. In other words, in the thermally conductive fiber 6101, heat transfer is performed along the longitudinal direction Y1, while in the thermally insulating material 6102, in the material property, the longitudinal direction Y1 of the thermally conductive fiber 6101 and the direction perpendicular thereto are used. Heat transfer may be blocked at (Z1).
  • the thermal conductivity in the longitudinal direction Y1 of the anisotropic thermal conductive member 610 may be 10 times or more, more preferably 100 times larger than the thermal conductivity in the direction Z1 perpendicular to the longitudinal direction Y1 of the anisotropic thermal conductive member 610. have.
  • the thermal conductivity of the anisotropic thermal conductive member 610 in the longitudinal direction Y1 is 50 W / mK or more
  • the thermal conductivity in the direction Z1 perpendicular to the longitudinal direction Y1 is 0.5 W / mK or less. Can be.
  • the diameter d of each of the thermally conductive fibers 6101 may be several tens of um or less.
  • the diameter d of the thermally conductive fiber 6101 may be 15 um or less.
  • the thickness D1 or diameter of the anisotropic thermally conductive member 610 including the plurality of thermally conductive fibers 6101 and the heat insulating material 6102 may be several mm or less.
  • the thickness D1 of the anisotropic thermal conductive member 610 may be 5 mm or less. Since the anisotropic thermal conductive member 610 has a unidirectional thermal conductive characteristic in the longitudinal direction and its thickness D1 is very thin, it may be disposed within the slim structure of the wireless ultrasonic probe 100. Accordingly, the wireless ultrasonic probe 100 according to the embodiment, while having a slim structure, heat of the acoustic module 111 is transmitted and discharged to the rear of the wireless ultrasonic probe 100 by the anisotropic thermal conductive member 610. Can be.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 may be disposed between the outer wall 1701 of the housing 170 and the image processor 120.
  • the space between the inner surface of the housing 170 and the image processor 120 is illustrated to be wide to explain the anisotropic thermal conductive member 610.
  • the space between the inner surface of the housing 170 and the image processor 120 may be described. The space is much narrower than that shown in FIG.
  • the spacing G between the inner surface of the handle portion 172 and the thermally conductive plate 510 may be several mm or less, for example 5 mm or less.
  • the wireless ultrasonic probe ( The heat of the acoustic module 111 may be moved to the rear of the wireless ultrasonic probe 100 without increasing the height of the 100.
  • the arrangement of the anisotropic thermal conductive member 610 is not limited thereto.
  • the anisotropic thermal conductive member 610 may be inserted into the outer wall 1701 of the housing 170 as shown in FIG. 12.
  • the thickness D2 of the outer wall 1701 of the housing 170 may be 5 mm or less.
  • the thickness of the outer wall of the handle portion 172 may be 5 mm or less.
  • the cross-sectional shape of the anisotropic heat conductive member 610 is circular.
  • the cross-sectional shape of the anisotropic heat conductive member 610 is not limited thereto, and may be variously modified.
  • the cross-sectional shapes of the anisotropic thermal conductive members 610a and 610b may have a square shape with rounded corners as shown in FIG. 13A, or a rectangular shape with rounded corners as shown in FIG. 13B.
  • FIG. 14 is a view for explaining an example in which the anisotropic heat conductive member 610 is disposed on the wireless ultrasonic probe 100b.
  • the wireless ultrasonic probe 100b is viewed from below.
  • the wireless ultrasonic probe 100b may include a plurality of anisotropic thermal conductive members 610.
  • the plurality of anisotropic thermal conductive members 610 may be spaced apart from each other in the width direction, for example, the X direction of the wireless ultrasound probe 100.
  • a second heat insulating wall 182 may be disposed in the heat radiating unit 173 to block heat transfer between the first heat radiating member 620 and the second heat radiating member 520.
  • the temperature of the second heat dissipation member 520 may be higher than the temperature of the first heat dissipation member 620.
  • the second heat insulating wall 182 it is possible to prevent the first heat dissipation member 620 from being heated by the second heat dissipation member 520.
  • the second heat insulation walls 182 may be spaced apart by a predetermined distance.
  • the ultrasonic probe is described with reference to the example of the wireless ultrasonic probe 100, but is not necessarily limited thereto, and may be applied to the wired ultrasonic probe.
  • Reference Signs List 100 ultrasonic probe, 110: ultrasonic transceiver unit, 111: acoustic module, 120: image processing unit, 121: high voltage multiplexer, 122: transmission and reception analog circuit, 123: first beam forming unit, 124: second beam forming unit, 125: Intermediate processing unit, 126: back-end processing unit, 127: post-processing unit, 128: image generating unit, 130: communication unit, 140: wireless power receiver, 150: battery, 160: control unit, 170: housing, 171: head unit, 172: handle 173: heat dissipation unit, 181: first heat insulating wall, 182: second heat insulating wall, 510: heat conductive plate, 520: second heat dissipating member, 610: anisotropic heat conductive member, 620: first heat dissipating member

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브는, 하우징의 내부에서 상기 음향 모듈의 후방에 영상 처리부가 배치되더라도, 음향 모듈의 온도가 소정 온도 이하가 유지될 수 있다. 이를 위해, 초음파 프로브는, 영상 처리부의 후방에 배치된 제1 방열 부재로 상기 음향 모듈의 열이 전달되도록, 적어도 하나의 이방성(anisotropic) 열전도 부재;를 포함할 수 있다.

Description

초음파 프로브 및 이를 포함한 초음파 진단 시스템
초음파 진단에 사용되는 초음파 프로브 및 이를 포함한 초음파 진단 시스템에 관한 것이다.
초음파 진단 시스템은 피검자의 대상체 내부를 영상화하여 피검자를 진단하는 장치로서, 초음파 신호를 대상체에 조사하고 대상체로부터 반사된 에코 신호의 정보를 수신하여 대상체 내부의 소정 부위에 대한 영상을 얻는다.
이러한 초음파 진단 시스템은 X선을 이용하는 진단 장치에 비하여 안정성이 높고, 실시간으로 영상의 디스플레이가 가능하며, 방사능 피폭이 없어 안전하다는 장점이 있어서 다른 화상 진단 장치와 함께 널리 이용된다.
초음파 진단 시스템은 대상체의 신체 내부를 조영하기 위해 대상체에 접촉하는 초음파 프로브를 가진다. 초음파 프로브는 그 내부에 초음파 발생 및 초음파 송수신을 담당하는 초음파 송수신부를 가진다. 초음파 진단 과정에서, 이러한 초음파 송수신부가 대상체에 접촉된다.
대상체에 접촉하는 초음파 송수신부는 작동 과정에서 열이 발생될 수 있다. 경우에 따라서는 초음파 송수신부의 온도가 대상체의 체온보다 높아져 대상체에게 불편함을 느끼게 하거나, 심할 경우 화상의 원인이 될 수 있다.
이를 방지하기 위한 시도로써, 초음파 프로브는 대상체를 향하는 전방이 아닌 후방으로 초음파 송수신부의 열을 방출하는 방열 부재를 포함할 수 있다.
다만, 초음파 프로브에서 외부 장치, 예를 들어, 디스플레이부를 가지는 진단 장치로 파일을 전송할 때, 전송되는 파일의 크기를 줄이기 위하여, 초음파 프로브 내부에 영상 처리를 위한 영상 처리부가 배치될 수 있다. 이러한 영상 처리부 역시 작동 과정에서 열이 발생될 수 있으며, 오히려 초음파 송수신부의 온도보다 더 높은 온도를 가지게 된다.
그에 따라, 초음파 송수신부의 열을 방열시키기 위한 방열 부재를 초음파 프로브 내부에 배치하더라도, 영상 처리부에 의해 방열 부재가 본래 기능을 수행하지 못하며, 오히려 영상 처리부에 의해 초음파 송수신부가 가열될 수 있다.
실시예들의 목적은 초음파 프로브 내부에 고온의 영상 처리부를 배치하더라도, 슬림한 구조를 가지면서도, 초음파 송수신부의 온도를 소정 온도 이하로 유지할 수 있는 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 진단 시스템을 제공하는데 있다.
일 실시예에 관한 초음파 프로브는,
하우징;
상기 하우징의 내부에 배치되며, 대상체에 초음파 신호를 전송하고, 상기 대상체로부터 반사된 에코 신호를 수신하는 음향 모듈;
상기 하우징의 내부에서 상기 음향 모듈의 후방에 배치되며, 상기 음향 모듈에 전기적으로 연결되며, 상기 음향 모듈로부터 수신된 에코 신호로부터 초음파 영상 데이터를 생성하는, 영상 처리부;
상기 하우징의 내부에서 상기 음향 모듈과 상기 영상 처리부 사이에 배치된 제1 단열벽;
상기 하우징의 내부에서 상기 영상 처리부의 후방에 배치된 제1 방열 부재; 및
상기 제1 단열벽을 관통하여 상기 음향 모듈과 상기 제1 방열 부재를 연결하며, 상기 음향 모듈의 열이 상기 제1 방열 부재로 전달되도록, 상기 하우징의 길이 방향의 열 전도율이 상기 하우징의 길이 방향과 수직인 방향으로의 열 전도율보다 큰, 적어도 하나의 이방성(anisotropoc) 열전도 부재;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 프로브가 작동하는 동안, 상기 영상 처리부의 온도는 상기 음향 모듈의 온도보다 높을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이방성 열전도 부재는, 상기 하우징의 길이 방향으로의 열 전도율이 상기 하우징의 길이 방향과 수직인 방향으로의 열 전도율보다 10배 이상 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이방성 열전도 부재는, 상기 하우징의 길이 방향으로의 열전도율이 50 W/mK 이상이며, 상기 하우징의 길이 방향과 수직인 방향으로의 열전도율이 0.5 W/mK 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이방성 열전도 부재는, 적어도 하나의 열전도성 섬유와, 상기 적어도 하나의 열전도성 섬유를 둘러싸는 단열 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 열 전도성 섬유의 직경은 15 um 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이방성 열전도 부재의 두께는 5 mm 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이방성 열전도 부재의 적어도 일부는 상기 영상 처리부와 상기 하우징의 외벽 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이방성 열전도 부재의 적어도 일부는 상기 하우징의 외벽 내부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 음향 모듈은, 초음파 신호를 발생시키는 압전체와, 상기 압전체의 전방에 배치된 음향 렌즈와, 상기 압전체의 후방에 배치된 백킹 플레이트와, 상기 압전체의 열을 방출하는 방열 부재를 포함하며, 상기 이방성 열전도 부재의 일 단부가 상기 방열 부재에 접촉할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 음향 모듈과 상기 이방성 열전도 부재 사이에 배치된 열전도성 물질을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하우징의 후방에 배치된 제2 방열 부재와, 상기 영상 처리부와 상기 제2 방열 부재 사이에 배치된 열 전도성 플레이트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하우징의 후방에, 상기 제1 방열 부재와 제2 방열 부재 사이의 열전달을 차단하는 제2 단열벽이 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하우징은, 공기의 유출입이 가능한 메쉬 구조의 방열부를 포함하며, 상기 제1 방열 부재는 상기 방열부의 내부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하우징은, 공기의 유출입이 가능한 메쉬 구조의 방열부를 포함하며, 상기 제2 방열 부재는 상기 방열부의 내부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이방성 열전도 부재는 복수 개이며, 복수 개의 이방성 열전도 부재는 상기 하우징의 폭 방향으로 이격 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 프로브는 무선 초음파 프로브일 수 있다.
다른 실시예에 관한 초음파 진단 시스템은, 상술한 초음파 프로브를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 진단 시스템은, 초음파 프로브 내부에 높은 온도로 가열되는 영상 처리부를 포함하더라도, 슬림한 구조를 가지면서도, 초음파 송수신부의 온도를 소정 온도 이하로 유지할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 진단 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 초음파 프로브의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 초음파 프로브가 복수의 무선 통신 방식을 사용하여 초음파 진단 장치와 통신하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 무선 초음파 프로브의 사시도 및 측면도이다.
도 5는 실시예에 따른 무선 초음파 프로브의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a은 비교예에 따른 무선 초음파 프로브의 음향 모듈 및 영상 처리부의 발열에 따른 온도 분포를 설명하기 위한 도면이며, 도 6b는 도 6a에서의 열 전달 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 무선 초음파 프로브를 개념적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 5의 일부를 확대 도시한 도면이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 무선 초음파 프로브를 개념적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 실시예에 따른 이방성 열전도 부재를 나타낸 사시도이며,
도 11a 및 11b는 이방성 열전도 부재에 의한 열전도 특성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 무선 초음파 프로브를 개념적으로 나타낸 단면도이다.
도 13a 및 도 13b는 다른 실시예에 따른 이방성 열전도 부재의 단면 형상을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 무선 초음파 프로브에 이방성 열전도 부재가 배치된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 무선 초음파 프로브를 개념적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
명세서 전체에서 "초음파 영상"이란 초음파를 이용하여 획득된 대상체(object)에 대한 영상을 의미한다. 또한, "대상체"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 및 혈관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 대상체는 팬텀(phantom)일 수도 있으며, 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사하고 생물의 부피와 아주 근사한 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 팬텀은, 인체와 유사한 특성을 갖는 구형 팬텀일 수 있다.
또한, 명세서 전체에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 본 명세서에서, “제1”, “제2” 또는 “제1-1” 등의 표현은 서로 다른 구성 요소, 개체, 영상, 픽셀 또는 패치를 지칭하기 위한 예시적인 용어이다. 따라서, 상기 “제1”, “제2” 또는 “제1-1” 등의 표현이 구성 요소 간의 순서를 나타내거나 우선 순위를 나타내는 것은 아니다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 진단 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 무선 초음파 프로브(100) 및 초음파 진단 장치(200)는 초음파 진단 시스템을 구성할 수 있다.
무선 초음파 프로브(100)는 대상체에 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성할 수 있다. 무선 초음파 프로브(100)는 수신된 신호를 영상 처리하여 초음파 영상 데이터를 생성할 수 있다. 무선 초음파 프로브(100)는 생성된 초음파 영상 데이터를 초음파 진단 장치(200)로 전송할 수 있다. 무선 초음파 프로브(100)는 초음파 진단 장치(200)와 무선 통신 방식을 사용하여 무선으로 연결될 수 있다.
초음파 진단 장치(200)는, 무선 초음파 프로브(100)와 무선으로 연결되고, 무선 초음파 프로브(100)로부터 수신된 초음파 영상 데이터를 이용하여 초음파 영상을 디스플레이할 수 있다. 예컨대, 초음파 진단 장치(200)는 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode), 및 M 모드(motion mode)에 따라 대상체를 스캔한 그레이 스케일(gray scale)의 초음파 영상뿐만 아니라, 대상체의 움직임을 도플러 영상으로 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 초음파 진단 장치(200)는 카트형 뿐만 아니라 휴대형으로도 구형될 수 있으며, 휴대형 초음파 진단 장치는 팩스 뷰어(Picture Archiving and Communication System (PACS) viewer), HCU (Hand-carried cardiac ultrasound) 장비, 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 초음파 진단 장치(200)는 무선 초음파 프로브(100)로부터 수신된 초음파 영상 데이터를 처리함으로써 초음파 영상을 생성하고 생성된 영상을 표시하는 장치이거나, 별도의 영상 처리 기능 없이 단순히 영상 표시 기능만을 구현하는 장치일 수 있다. 즉, 초음파 진단 장치(200)는, 무선 초음파 프로브(100)로부터 영상을 수신하고, 수신된 영상을 추가적인 처리 없이 화면 상에 표시하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
무선 초음파 프로브(100)는 초음파 진단 장치(200)와 데이터 통신 방식을 사용하여 무선으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 무선 초음파 프로브(100)는 60GHz 밀리미터파(mm Wave) 근거리 무선 통신을 사용하여 초음파 진단 장치(200)와 무선으로 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 무선 초음파 프로브(100)는 예를 들면, 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication), 와이브로(Wireless Broadband Internet, Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, WiMAX), SWAP(Shared Wireless Access Protocol), 와이기그(Wireless Gigabit Allicance, WiGig) 및 RF 통신을 포함하는 데이터 통신 방식 중 적어도 하나를 사용하여 초음파 진단 장치(200)와 연결될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 초음파 프로브(100)는 초음파 송수신부(110), 영상 처리부(120), 통신부(130), 배터리(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
초음파 송수신부(110)는, 대상체에 초음파 신호를 전송하고, 대상체로부터 반사되는 에코 신호를 수신한다. 초음파 송수신부(110)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스 (pulse) 를 생성할 수 있다. 초음파 송수신부(110)는, 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용할 수 있다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는, 트랜스듀서에 포함된 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 각각에 대응될 수 있다. 초음파 송수신부(110)는, 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 대응하는 펄스를 인가함으로써 대상체로 초음파 신호를 전송할 수 있다.
영상 처리부(120)는, 초음파 송수신부(110)에서 수신된 에코 신호로부터, 제어부(160)에서 결정된 데이터의 종류에 대응되는 초음파 영상 데이터를 생성한다. 영상 처리부(120)는 대상체로부터 반사된 에코 신호를 처리하여 초음파 영상 데이터를 생성할 수 있다. 영상 처리부(120)는, 에코 신호를 각 채널(channel) 마다 증폭하며, 증폭된 에코 신호를 아날로그-디지털 변환(AD Conversion)할 수 있다. 영상 처리부(120)는, 수신 지향성을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 에코 신호에 적용할 수 있다. 이와 같이, 영상 처리부(120)가 무선 초음파 프로브(100)에 포함됨으로써, 통신부(130)에 의해 전송되는 데이터의 용량을 줄일 수 있다.
통신부(130)는, 영상 처리부(120)에서 생성된 초음파 영상 데이터를 초음파 진단 장치(200, 도 1 참조)에 전송한다. 일 실시예에서, 통신부(130)는 영상 처리부(120)에서 증폭한 에코 신호를 아날로그-디지털 변환하여 생성한 로우 데이터(Raw data)를 초음파 진단 장치(200)에 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 통신부(130)는 무선 초음파 프로브(100)의 식별 정보, 초음파 프리셋 설정 정보, 무선 초음파 프로브(100)의 사용자에 관한 정보 및 대상체에 관한 정보를 포함하는 무선 초음파 프로브(100)의 설정 정보 중 적어도 하나를 초음파 진단 장치(200)에 전송할 수 있다.
통신부(130)는 초음파 진단 장치(200)와 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신부(130)는 예컨대, 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication), 와이브로(Wireless Broadband Internet, Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, WiMAX), SWAP(Shared Wireless Access Protocol), 와이기그(Wireless Gigabit Allicance, WiGig) 및 RF 통신 방법을 포함하는 근거리 통신 방식 중 적어도 하나를 사용하여 초음파 진단 장치(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 통신부(130)는 60GHz 밀리미터파 근거리 통신 방식을 사용하여 초음파 진단 장치(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 통신부(130)는 유선 또는 무선으로 네트워크와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신할 수 있다. 통신부(130)는 의료 영상 정보 시스템 (PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 통신부(130)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.
통신부(130)는 네트워크를 통해 대상체의 초음파 영상, 초음파 데이터, 도플러 데이터 등 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치에서 촬영한 의료 영상 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(130)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체의 진단에 활용할 수도 있다. 통신부(130)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 고객의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
배터리(150)는, 무선 초음파 프로브(100)가 동작되는데 필요한 전력을 공급한다. 배터리(150)는 예컨대, 리튬-이온(Li-ion), 니켈 수산화물(Nickelmetal Hydride, Ni-MH), 납 산화물(PbOx) 및 납-황(Na-S) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 다만, 전술한 예시로 한정되는 것은 아니고, 리튬 금속 산화물, 유기 전극 재료 및 전이 금속과 같이 충전 가능한 물질 및/또는 재료로 구성될 수 있다.
제어부(160)는, 영상 처리부(120)에서 생성한 초음파 영상 데이터를 초음파 진단 장치(200)에 전송하는데 사용되는 데이터 통신 방식을 결정하도록 통신부(130)를 제어한다.
제어부(160)는, 초음파 진단 장치(200)에 대한 정보에 기초하여, 초음파 진단 장치(200)가 사용하는 무선 통신 방식, 이용 가능한 대역폭, 통신 채널을 통한 전송 속도, 통신 채널의 종류 및 초음파 진단 장치(200)의 식별자 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(160)는 에코 신호로부터 디스플레이 가능한 초음파 영상을 생성하기 위하여 수행되어야 할 복수의 순차적인 영상 처리 단계들 중에서, 결정된 데이터의 종류에 기초하여 적어도 하나의 영상 처리 단계를 선택할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(160)는 초음파 진단 장치(200)에 대한 정보를 통신부(130)를 통해 획득할 수 있다. 제어부(160)는, 초음파 진단 장치(200)에 대한 정보에 기초하여 초음파 진단 장치(200)가 처리하도록 구성된 데이터의 종류를 결정하고, 초음파 진단 장치(200)와 데이터 통신을 수행하는 방식을 결정할 수 있다. 예컨대, 제어부(160)는 대상체로부터 반사되는 에코 신호를 영상 처리부(120)에서 아날로그-디지털 변환하여 생성한 로우 데이터(Raw data)를 초음파 진단 장치(200)에 전송하는 경우, 60GHz 밀리미터파 근거리 통신 방식을 사용하도록 통신부(130)를 제어할 수 있다.
제어부(160)는 예컨대, 중앙 처리 장치(central processing unit), 마이크로 프로세서(microprocessor), 그래픽 프로세서(graphic processing unit), RAM(Random-Access Memory), ROM(Read-Only Memory) 중 적어도 하나를 포함하는 모듈로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(160)는 애플리케이션 프로세서(Application Processor, AP)로 구현될 수도 있다. 일 실시예에서, 제어부(160)은 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성 요소로 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 제어부(160)은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수도 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)가 복수의 무선 통신 방식을 사용하여 초음파 진단 장치(200)와 통신하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 무선 초음파 프로브(100)는 초음파 송수신부(110), 영상 처리부(120), 영상 생성부(128), 통신부(130) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. 다만, 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)가 포함할 수 있는 구성이 도 3에 도시된 구성 요소로 한정되는 것은 아니고, 무선 초음파 프로브(100)는 도 3에 도시된 구성 요소보다 적거나 많은 구성 요소를 포함할 수 있다. 통신부(130) 및 제어부(160)는 도 2에 도시된 통신부(130) 및 제어부(160)와 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
초음파 송수신부(110)는 음향 모듈(111)을 포함할 수 있다. 음향 모듈(Acoustic module)(111)은 대상체로부터 반사되는 에코 신호를 수신한다. 음향 모듈(111)은 복수의 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 복수의 트랜스듀서는, 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시키고, 대상체로부터 반사되는 음향 에너지를 처리하여 전기적 신호를 생성할 수 있다.
영상 처리부(120)는 고전압 멀티플렉서(121), 송수신 아날로그 회로(122), 제1 빔 형성부(123), 제2 빔 형성부(124), 중간 처리부(125), 백 엔드 처리부(126) 및 후 처리부(127)를 포함할 수 있다.
고전압 멀티플렉서(High Voltage multiplexer, HV mux)(121)는, 음향 모듈 (111)의 복수의 트랜스듀서들을 순차적으로 선택할 수 있다. 송수신 아날로그 회로 (Transmit Receive Analog Circuit; T/RX Analog circuit)(122) 는, 초음파 신호를 대상체로 송신하기 위한 신호와 대상체로부터 수신된 에코 신호를 처리한 신호를 분리할 수 있다.
빔 형성부(Beam Former)(123, 124) 는 수신된 에코 신호로부터 대상체의 원하는 위치의 조직의 반사 특성을 보기 위해서 에코 신호를 포커싱 (focusing) 하는 프로세스를 수행한다. 일 실시예에서 제1 빔 형성부(123)는 아날로그 빔 형성부이고, 제2 빔 형성부(124)는 디지털 빔 형성부일 수 있다.
중간 처리부(Mid processing)(125)는 빔 형성부(123, 124)에서 빔 포밍된 신호에 대하여 중간 처리 작업을 수행할 수 있다. 예컨대, 중간 처리부(125)는 빔 포밍된 신호에 대하여 게인(Gain)을 제어할 수 있다. 중간 처리부(125)는, 대상체의 깊이(depth)에 따라 달라지는 주파수 변화(frequency variation)를 보상하기 위하여, 소정의 깊이들을 기준으로 분리된 복수의 영역들 각각에 대하여 동적 주파수 변화(dynamic frequency variation)에 따른 위상 회전을 수행할 수 있다. 또한, 중간 처리부(125)는, 저대역 통과 필터링을 수행할 수 있다.
백 엔드 처리부(Back-end processing)(126)는, 중간 처리부(125)로부터 출력되는 I성분 데이터 및 Q성분 데이터에 대하여 포락선(envelope)을 검출할 수 있다.
후 처리부(Post processing)(127)는, D(Doppler)-모드 이미지 및 C(Color)-모드 이미지를 생성하기 위한 디지털 신호 처리(Digital Signal Processor; DSP)를 수행할 수 있다.
영상 생성부(128)는, 처리된 신호로부터 화면에 출력할 수 있는 형태의 영상을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 초음파 진단 장치들(200-1, 200-2, 200-3) 각각은 내부에서 처리할 수 있는 데이터의 종류가 상이할 수 있다. 즉, 복수의 초음파 진단 장치들(200-1, 200-2, 200-3)은 일반적으로 상술된 영상 처리 구성들(121 내지 127) 중 어느 하나로부터 획득되는 중간 신호 또는 영상 데이터로부터 초음파 영상을 생성하도록 구성될 수 있다. 영상 처리부(120)에 포함되는 구성들(121 내지 127) 각각은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)의 영상 처리부(120)가 될 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)는, 다양한 초음파 진단 장치(200-1, 200-2, 200-3)에 연결하여 사용될 수 있도록, 각 초음파 진단 장치(200-1, 200-2, 200-3)가 처리할 수 있는 데이터의 종류에 따라 초음파 진단 장치(200-1, 200-2, 200-3)에 적합한 데이터를 출력할 수 있다.
제어부(160)는, 복수의 초음파 진단 장치(200-1, 200-2, 200-3) 중 무선 초음파 프로브(100)와 연결된 초음파 진단 장치의 식별자를 인식할 수 있다. 무선 초음파 프로브(100)는, 초음파 진단 장치의 식별자에 기초하여 초음파 진단 장치가 처리할 수 있는 신호 처리 과정을 인지하고, 초음파 진단 장치가 처리할 수 없는 신호 처리 과정은 무선 초음파 프로브(100) 내부에서 처리할 수 있다. 무선 초음파 프로브(100)로부터 초음파 진단 장치로 전송되는 전송 데이터는 중간 처리 결과 또는 처리 완료된 영상 데이터일 수 있다. 초음파 진단 장치는 화면 또는 디스플레이 상에 출력하기 위한 초음파 영상을 생성하기 위해서, 전송 데이터에 대해 완료되지 않은 잔여 처리 단계들을 수행할 수 있다.
무선 초음파 프로브(100)는, 초음파 진단 장치의 식별자에 기초하여, 대상체로부터 수신된 에코 신호로부터 대상체에 대한 초음파 영상을 얻기 위한 일련의 처리 단계들 중에서 임의의 처리 단계에서 생성된 중간 데이터를 선택적으로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 초음파 진단 장치(200-1)은, 빔 포밍을 제외한 신호 처리 단계를 모두 수행할 수 있다. 따라서, 무선 초음파 프로브(100)가 제1 초음파 진단 장치(200-1)에 연결된 경우, 무선 초음파 프로브(100)는, 제2 빔 형성부(124) 로부터 출력된 신호를 전송 데이터로서 제1 초음파 진단 장치(200-1)로 전송할 수 있다. 이 때, 무선 초음파 프로브(100)는, 빔 형성 이후의 처리를 수행하는 중간 처리부(125), 백 엔드 처리부(126), 후 처리부(127) 및 영상 생성부(128)를 비활성화할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 초음파 진단 장치(200-2)가 초음파 영상을 디스플레이 하기 위해서 백 엔드 처리부(126) 이후의 처리 단계들을 수행할 수 있는 경우에, 무선 초음파 프로브(100)는, 백 엔드 처리부(126)의 출력을 전송 데이터로서 생성할 수 있다. 이 때, 무선 초음파 프로브(100)는, 후 처리부(127) 및 영상 생성부(128)의 기능을 수행할 필요가 없으므로, 후 처리부(127) 및 영상 생성부(128)을 비활성화할 수 있다
제1 초음파 진단 장치(200-1) 및 제2 초음파 진단 장치(200-2)와는 달리, 제3 초음파 진단 장치(200-3)는, 별도의 영상 처리 기능 없이 단순히 영상 표시 기능만을 구현하는 장치이다. 따라서, 무선 초음파 프로브(100)가 제3 초음파 진단 장치(200-3)에 연결된 경우, 무선 초음파 프로브(100)는, 영상 생성부(128)로부터 출력된 신호를 전송 데이터로서 제3 초음파 진단 장치(200-3)에 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 무선 초음파 프로브(100)는, 복수의 데이터 통식 방식을 이용하여 초음파 진단 장치(200-1, 200-2, 200-3)로 초음파 영상 데이터를 전송할 수 있다. 무선 초음파 프로브(100)는, 초음파 진단 장치(200-1, 200-2, 200-3)가 이용하는 무선 통신 방식에 따라 적합한 데이터 통신 방식을 이용하여 전송 데이터를 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 무선 초음파 프로브(100)는, 전달하고자 하는 데이터의 특성에 따라 서로 다른 데이터 통신 방식을 이용할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)의 사시도 및 측면도이다. 도 5는 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하면, 무선 초음파 프로브(100)는 하우징(170)을 포함한다. 하우징(170)은 무선 초음파 프로브(100)의 외관을 형성하는 것으로써, 헤드부(171), 핸들부(172) 및 방열부(173)를 포함한다.
하우징(170)은 길이 방향, 예를 들어, Y 방향으로 소정의 길이를 가지며, 높이 방향, 예를 들어, Z 방향으로 소정의 높이를 가진다.
헤드부(171)는 핸들부(172)의 전방에 배치되며, 방열부(173)는 핸들부(172)의 후방에 배치된다. 여기서, 전방은 대상체를 향하는 방향일 수 있으며, 후방은 전방의 반대 방향일 수 있다.
하우징(170)의 내부에는, 상술한 초음파 송수신부(110), 영상 처리부(120), 통신부(130), 배터리(150) 및 제어부(160)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 헤드부(171)의 내부에는 초음파 송수신부(110)의 음향 모듈(111)이 배치될 수 있다. 핸들부(172)의 내부에는 영상 처리부(120), 통신부(130) 및 배터리(150)가 배치될 수 있다. 핸들부(172)의 내부에서 영상 처리부(120)는 통신부(130) 및 배터리(150)의 전방에 배치될 수 있다.
영상 처리부(120)는 음향 모듈(111)의 후방에 배치되며, 음향 모듈(111)에 전기적으로 연결된다. 영상 처리부(120)와 음향 모듈(111)은 적어도 하나의 신호 라인에 의해 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 영상 처리부(120)와 음향 모듈(111)은 2개의 신호 라인(L1, L2)에 의해 전기적으로 연결된다. 영상 처리부(120)는 빔 형성부(123, 124; 도 3 참조)를 포함할 수 있다.
무선 초음파 프로브(100)가 작동하는 동안, 하우징(170)의 내부에 배치된 구성에서 열이 발생할 수 있다. 예를 들어, 무선 초음파 프로브(100)를 통해 초음파 진단을 수행하는 동안, 하우징(170)의 내부에 배치된 음향 모듈(111) 및 영상 처리부(120)에서 열이 발생할 수 있다. 예를 들어, 음향 모듈(111)은 초음파 신호를 송신하거나 에코 신호를 수신하는 과정에서 온도가 상승하며, 영상 처리부(120)는 영상 처리를 수행하는 과정에서 온도가 상승할 수 있다.
도 6a은 무선 초음파 프로브(1)의 음향 모듈(111) 및 영상 처리부(120)의 발열에 따른 온도 분포를 설명하기 위한 도면이며, 도 6b는 도 6a에서의 열 전달 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 영상 처리부(120)는 그 온도가 음향 모듈(111)의 온도보다 높게 상승할 수 있다. 예를 들어, 음향 모듈(111)에 열이 발생하여 음향 모듈(111)의 온도가 40 ℃ ~ 50 ℃까지 상승할 수 있으며, 영상 처리부(120)에 열이 발생하여 영상 처리부(120)의 온도가 80 ℃ ~ 100 ℃까지 상승할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 음향 모듈(111)의 온도가 영상 처리부(120)의 온도보다 낮기 때문에, 영상 처리부(120)에 발생한 열은 전방 및 후방으로 전달될 수 있는 반면, 음향 모듈(111)에 발생한 열은 후방으로 전달되지 못하고, 오히려 전방으로 전달될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 하우징(170)의 내부에는, 음향 모듈(111)과 영상 처리부(120) 사이에 제1 단열벽(181)이 배치될 수 있다. 제1 단열벽(181)에 의해, 영상 처리부(120)에 의해 음향 모듈(111)이 가열되는 것을 방지할 수 있다. 제1 단열벽(181)은 음향 모듈(111)이 영상 처리부(120)에 의해 복사 가열되는 것을 방지할 수 있다. 제1 단열벽(181)은 헤드부(171)와 핸들부(172) 사이에 배치될 수 있다. 다만, 제1 단열벽(181)의 배치는 이에 한정되지는 아니한다. 예를 들어, 도 7과 같이, 제1 단열벽(181a)은 헤드부(171)의 내부에 음향 모듈(111)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
열이 발생하는 영상 처리부(120)의 온도 상승을 제한하기 위하여, 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)는 영상 처리부(120)에 발생된 열을 하우징(170)의 외부로 방출시키는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 초음파 프로브(100)는 하우징(170)의 내부에 배치된 열 전도성 플레이트(510) 및 제2 방열 부재(520)를 포함할 수 있다.
열 전도성 플레이트(510)는, 헤드부(171)의 내부에서 영상 처리부(120)에 접촉하도록 배치된다. 그에 따라, 영상 처리부(120)에서 열 전도성 플레이트(510)로 전도 현상에 의해 열이 전달된다.
열 전도성 플레이트(510)은 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)으로 연장되며, 열 전도성 플레이트(510)의 일 단부에는 제2 방열 부재(520)가 배치된다.
제2 방열 부재(520)는 방열부(173)의 내부에 배치된다. 방열부(173)는 공기의 유출입이 가능한 복수 개의 구멍(h)을 포함하는 메쉬(mesh) 구조일 수 있다. 그에 따라, 메쉬 구조인 방열부(173)에 의해, 제2 방열 부재(520)는 공기 중에 노출되면서도 사용자의 접촉을 방지할 수 있다. 제2 방열 부재(520)는, 노출 면적을 증가시키기 위하여 복수 개의 방열 핀을 포함할 수 있다.
영상 처리부(120)와 제2 방열 부재(520)는, 열 전도성 플레이트(510)에 의해 연결된다. 영상 처리부(120)의 작동시, 영상 처리부(120)의 온도는 공기 중에 노출된 제2 방열 부재(520)의 온도보다 높아진다. 그에 따라, 열은 상대적으로 고온인 영상 처리부(120)로부터 열 전도성 플레이트(510)를 거쳐 상대적으로 저온인 제2 방열 부재(520)로 전달되며, 제2 방열 부재(520)에 전달된 열은 공기 중으로 방출된다.
이러한 열 전도성 플레이트(510) 및 제2 방열 부재(520)에 의해, 영상 처리부(120)를 수용하는 핸들부(172)의 외부 표면이 소정 온도 이상으로 가열되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(120)가 작동 과정에서 열이 발생하더라도, 핸들부(172)의 외부 표면이 43 ℃ 이하로 유지될 수 있다. 그에 따라, 사용자가 핸들부(172)를 불편감 없이 잡고 초음파 진단을 수행할 수 있다.
또한, 초음파 송수신부(110)의 음향 모듈(111)은 무선 초음파 프로브(100)의 정상적인 사용시, 대상체에 접촉하는 부분이다. 따라서, 음향 모듈(111)에 접촉하는 대상체의 불편감 또는 화상을 방지하기 위하여, 음향 모듈(111)의 온도를 소정 온도 이하로 유지하는 것이 중요할 수 있다. 예를 들어, 음향 모듈(111)의 온도를 43 ℃ 이하로 유지하는 것이 중요할 수 있다.
실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)는, 음향 모듈(111)의 온도를 소정 온도 이하, 예를 들어, 43 ℃ 이하로 유지시키기 위하여, 음향 모듈(111)에 발생된 열을 하우징(170)의 외부로 방출시키는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 초음파 프로브(100)는 하우징(170)의 내부에 배치된 이방성 열전도 부재(610) 및 제1 방열 부재(620)를 포함할 수 있다.
제1 방열 부재(620)는 하우징(170)의 방열부(173) 내부에 배치된다. 메쉬 구조인 방열부(173)에 의해, 제1 방열 부재(620)는 공기 중에 노출되면서도 사용자의 접촉을 방지할 수 있다. 제1 방열 부재(620)는 방열부(173)의 내부로 유입된 공기에 노출되기 때문에, 이방성 열전도 부재(610)에 의해 전달받은 열을 방출할 수 있다. 제1 방열 부재(620)는 노출 면적을 증가시키도록 복수 개의 방열 핀을 포함할 수 있다.
이방성 열전도 부재(610)는 핸들부(172)의 내부에 배치된다. 이방성 열전도 부재(610)는 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)을 따라 연장될 수 있다. 이방성 열전도 부재(610)은 제1 단열벽(181)을 관통할 수 있다.
이방성 열전도 부재(610)는 음향 모듈(111)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)의 일 단부에 음향 모듈(111)이 배치되며, 이방성 열전도 부재(610)는 음향 모듈(111)에 접촉한다.
도 8은 도 5의 일부를 확대 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 음향 모듈(111)은 초음파 신호를 생성하는 압전체(1110)와, 압전체(1110)의 전방에 배치된 음향 렌즈(1111)와, 압전체(1110)의 후방에 배치된 백킹 플레이트(1112)를 포함한다. 음향 모듈(111)은 압전체(1110)에 연결된 방열 부재(1120)를 더 포함한다. 방열 부재(1120)의 배치 및 구조는 예시적인 것이며, 음향 모듈(111)을 방열하기 위하여 다양하게 변형될 수 있다.
이방성 열전도 부재(610)는 방열 부재(1120)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 그에 따라, 음향 모듈(111)의 압전체(1110)에서 발생한 열을 방열 부재(1120)를 통해 이방성 열전도 부재(610)로 전달될 수 있다.
다만, 이방성 열전도 부재(610)와 음향 모듈(111)의 연결은 이에 한정되지 아니하며, 음향 모듈(111)로부터 이방성 열전도 부재(610)로 열이 전달될 수 있는 구조라면, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이, 열전도성 물질(191)이 음향 모듈(111)과 이방성 열전도 부재(610) 사이에 배치될 수 있으며, 열전도성 물질(191)에 의해 음향 모듈(111)의 열이 이방성 열전도 부재(610)로 전달될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 이방성 열전도 부재(610)는 제1 방열 부재(620)에 연결된다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)의 타 단부에 제1 방열 부재(620)가 배치되며, 이방성 열전도 부재(610)는 제1 방열 부재(620)에 접촉한다. 이방성 열전도 부재(610)를 통해, 열이 음향 모듈(111)로부터 제1 방열 부재(620)로 전달된다.
이방성 열전도 부재(610)는, 핸들부(172)의 내부에서 영상 처리부(120)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)와 영상 처리부(120) 사이의 거리는 10 mm 이하일 수 있다.
이방성 열전도 부재(610)는, 인접 배치된 고온의 영상 처리부(120)에도 불구하고, 음향 모듈(111)의 열을 제1 방열 부재(620)로 전달하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)는 단방향(unidirection), 예를 들어 길이 방향으로 열 전달될 수 있다. 이방성 열전도 부재(610)는, 길이 방향으로 열 전도율이 상기 길이 방향과 수직인 방향으로의 열 전도율보다 클 수 있다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)는, 길이 방향으로의 열 전도율이 상기 길이 방향과 수직인 방향으로의 열 전도율보다 10배 이상 클 수 있다. 이러한 단방향 열 전달 특성을 가지는 이방성 열전도 부재(610)에 의해, 길이 방향으로 열 전달되며, 길이 방향과 수직인 방향으로의 열전달이 차단 또는 제한될 수 있다. 여기서, 열전달이 차단 또는 제한된다는 의미는, 열 전도율이 0.5 W/mK 이하인 것으로 정의한다.
이방성 열전도 부재(610)는 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)으로 열 전달 되도록 배치된다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)의 길이 방향이 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)과 대응되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)의 길이 방향이 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)과 평행하도록 배치될 수 있다. 이러한 이방성 열전도 부재(610)에 의해 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)으로 열 전달되며, 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)과 수직인 방향, 예를 들어, 높이 방향(Z 방향)으로 열 전달이 차단 또는 제한될 수 있다.
만일, 도 6a 및 도 6b의 무선 초음파 프로브(1)와 같이, 이방성 열전도 부재(610) 및 제1 방열 부재(620)를 포함하지 않을 경우, 음향 모듈(111)의 열이 후방으로 배출되지 못한다. 음향 모듈(111)의 후방에 배치된 영상 처리부(120)가 음향 모듈(111)보다 고온이기 때문에, 음향 모듈(111)의 열은 후방으로 배출되지 못하고, 오히려 전방으로 배출될 수 있다.
또한, 만일, 음향 모듈(111)을 방열시키기 위하여, 이방성 열전도 부재(610)가 아닌 일반적인 열전도 부재를 사용하게 될 경우, 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)과 수직인 방향(Z 방향)으로 열 전달이 발생될 수 있다. 그에 따라 열전도 부재는 인접 배치된 영상 처리부(120)에 의해 가열되어, 음향 모듈(111)의 열이 제1 방열 부재(620)로 전달되지 못한다. 오히려, 열전도 부재는 영상 처리부(120)에 의해 음향 모듈(111)이 가열되는 통로가 될 수 있으며, 그로 인해 음향 모듈(111)의 표면 온도가 43 ℃를 초과할 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)에서는, 이방성 열전도 부재(610)를 채용함으로써, 이방성 열전도 부재(610)는 하우징(170)의 길이 방향(Y 방향)과 수직인 방향(Z 방향)으로의 열 전달이 차단된 상태이기 때문에, 상대적으로 고온의 영상 처리부(120)의 간섭 없이, 하우징(170)의 후방으로 음향 모듈(111)의 열이 방출될 수 있다.
도 10은 실시예에 따른 이방성 열전도 부재(610)를 나타낸 사시도이며, 도 11a 및 도 11b는 이방성 열전도 부재(610)에 의한 열전도 특성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5 및 도 10을 참조하면, 이방성 열전도 부재(610)는 적어도 하나의 열전도성 섬유(6101)와 이러한 열전도성 섬유(6101)를 둘러싸는 단열 물질(6102)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)는 서로 이격된 복수 개의 열전도성 섬유(6101)와, 복수 개의 열전도성 섬유(6101)를 둘러싸는 단열 물질(6102)을 포함할 수 있다.
열전도성 섬유(6101)의 열 전도율은 100 W/mK 이상일 수 있다. 열전도성 섬유(6101)는, 금, 은, 구리, 알루미늄, 탄소, 열전도성 합금, 열전도성 고분자, 초전도 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 탄소를 포함하는 열전도성 섬유(6101)는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 탄소 섬유, 그래파이트, 그래핀, 탄소나노튜브 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
단열 물질(6102)의 열 전도율은 0.3 W/mK 이하일 수 있다. 단열 물질(6102)은 에폭시 등을 포함할 수 있다.
도 10, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 이방성 열전도 부재(610)는, 열전도성 섬유(6101)의 길이 방향(Y1)을 따라 열이 전달된다. 열전도성 섬유(6101)의 둘레에는 단열 물질(6102)이 배치된 상태이기 때문에, 열전도성 섬유(6101)의 길이 방향(Y1)과 수직인 방향(Z1)으로의 열 전달이 차단될 수 있다. 다시 말해, 열전도성 섬유(6101)에서는 길이 방향(Y1)을 따라 열 전달이 이루어지는 반면, 단열 물질(6102)에서는, 물질 특성상, 열전도성 섬유(6101)의 길이 방향(Y1) 및 그에 수직인 방향(Z1)으로 열 전달이 차단될 수 있다.
이방성 열전도 부재(610)의 길이 방향(Y1)으로 열전도율은 이방성 열전도 부재(610)의 길이 방향(Y1)과 수직인 방향(Z1)으로 열전도율보다 10 배 이상, 보다 바람직하게는 100 배 이상 클 수 있다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)의 길이 방향(Y1)으로의 열 전도율은 50 W/mK 이상이며, 길이 방향(Y1)과 수직인 방향(Z1)으로의 열 전도율은 0.5 W/mK 이하일 수 있다.
열전도성 섬유(6101) 각각의 직경(d)은 수십 um 이하일 수 있다. 예를 들어, 열전도성 섬유(6101)의 직경(d)은 15 um 이하일 수 있다.
복수 개의 열전도성 섬유(6101)와 단열 물질(6102)을 포함하는 이방성 열전도 부재(610)의 두께(D1) 또는 직경은 수 mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610)의 두께(D1)는 5 mm 이하일 수 있다. 이방성 열전도 부재(610)는 길이 방향으로 단방향 열전도 특성을 가지면서도 그 두께(D1)가 매우 얇기 때문에, 무선 초음파 프로브(100)의 슬림한 구조 내에 배치될 수 있다. 그에 따라, 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100)는, 슬림한 구조를 가지면서도, 이방성 열전도 부재(610)에 의해 음향 모듈(111)의 열이 무선 초음파 프로브(100)의 후방으로 전달 및 방출될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 이방성 열전도 부재(610)의 적어도 일부는 하우징(170)의 외벽(1701)과 영상 처리부(120) 사이에 배치될 수 있다. 도 5에서는, 이방성 열전도 부재(610)를 설명하기 위하여 하우징(170)의 내부 표면과 영상 처리부(120) 사이의 공간을 넓게 도시하였으나, 하우징(170)의 내부 표면과 영상 처리부(120) 사이의 공간은 도 5에 도시된 것보다 훨씬 좁다. 예를 들어, 핸들부(172)의 내부 표면과 열 전도성 플레이트(510) 사이의 간격(G)은 수 mm 이하, 예를 들어, 5 mm 이하일 수 있다.
이방성 열전도 부재(610)의 두께(D1; 도 9 참조)가 5 mm 이하일 경우, 핸들부(172)의 내부 표면과 열 전도성 플레이트(510) 사이의 간격(G)이 좁더라도, 무선 초음파 프로브(100)의 높이를 증가시키지 않으면서도, 음향 모듈(111)의 열을 무선 초음파 프로브(100)의 후방으로 이동시킬 수 있다.
다만, 이방성 열전도 부재(610)의 배치는 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 다른 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100a)에서는 이방성 열전도 부재(610)가 도 12와 같이, 하우징(170)의 외벽(1701) 내부에 삽입 배치될 수 있다. 하우징(170)의 외벽(1701)의 두께(D2)는 5 mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 핸들부(172)의 외벽의 두께는 5 mm 이하일 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는, 이방성 열전도 부재(610)의 단면 형상이 원형인 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 이방성 열전도 부재(610)의 단면 형상은 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 이방성 열전도 부재(610a, 610b)의 단면 형상은 도 13a와 같이 모서리가 둥근 정사각형 형태이거나, 도 13b와 같이 모서리가 둥근 직사각형 형태일 수 있다.
도 14는 무선 초음파 프로브(100b)에 이방성 열전도 부재(610)가 배치된 예를 설명하기 위한 도면으로써, 무선 초음파 프로브(100b)를 하부에서 바라본 도면이다. 도 14를 참조하면, 무선 초음파 프로브(100b)는 복수 개의 이방성 열전도 부재(610)를 포함할 수 있다. 복수 개의 이방성 열전도 부재(610)는, 무선 초음파 프로브(100)의 폭 방향, 예를 들어 X 방향으로 이격 배열될 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 무선 초음파 프로브(100c)를 개념적으로 나타낸 단면도이다. 도 15를 참조하면, 방열부(173)에는 제1 방열 부재(620)와 제2 방열 부재(520) 사이에 열 전달을 차단하는 제2 단열벽(182)이 배치될 수 있다. 제2 방열 부재(520)의 온도가 제1 방열 부재(620)의 온도보다 높을 수 있다. 제2 단열벽(182)에 의해, 제1 방열 부재(620)가 제2 방열 부재(520)에 의해 가열되는 것을 방지할 수 있다. 이 외에도, 도면상 도시하지 않았으나, 제1, 제2 방열 부재(520)의 열 전달을 방지하기 위하여, 제2 단열벽(182)을 설치하지 않고, 소정 거리만큼 이격시킬 수 있다.
상술한 실시예에서는 초음파 프로브가 무선 초음파 프로브(100)인 예를 중심으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 아니하며, 유선 초음파 프로브에 적용될 수 있음은 물론이다.
본원 발명의 실시 예 들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[부호의 설명]
100: 초음파 프로브, 110: 초음파 송수신부, 111: 음향 모듈, 120: 영상 처리부, 121: 고전압 멀티플렉서, 122: 송수신 아날로그 회로, 123: 제1 빔 형성부, 124: 제2 빔 형성부, 125: 중간 처리부, 126: 백 엔드 처리부, 127: 후 처리부, 128: 영상 생성부, 130: 통신부, 140: 무선 전력 수신부, 150: 배터리, 160: 제어부, 170 : 하우징, 171 : 헤드부, 172 : 핸들부, 173 : 방열부, 181 : 제1 단열벽, 182 : 제2 단열벽, 510 : 열 전도성 플레이트, 520 : 제2 방열 부재, 610 : 이방성 열전도 부재, 620 : 제1 방열 부재

Claims (15)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되며, 대상체에 초음파 신호를 전송하고, 상기 대상체로부터 반사된 에코 신호를 수신하는 음향 모듈;
    상기 하우징의 내부에서 상기 음향 모듈의 후방에 배치되며, 상기 음향 모듈에 전기적으로 연결되며, 상기 음향 모듈로부터 수신된 에코 신호로부터 초음파 영상 데이터를 생성하는, 영상 처리부;
    상기 하우징의 내부에서 상기 음향 모듈과 상기 영상 처리부 사이에 배치된 제1 단열벽;
    상기 하우징의 내부에서 상기 영상 처리부의 후방에 배치된 제1 방열 부재; 및
    상기 제1 단열벽을 관통하여 상기 음향 모듈과 상기 제1 방열 부재를 연결하며, 상기 음향 모듈의 열이 상기 제1 방열 부재로 전달되도록, 상기 하우징의 길이 방향의 열 전도율이 상기 하우징의 길이 방향과 수직인 방향으로의 열 전도율보다 큰, 적어도 하나의 이방성(anisotropic) 열전도 부재;를 포함하는, 초음파 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 프로브가 작동하는 동안, 상기 영상 처리부의 온도는 상기 음향 모듈의 온도보다 높은, 초음파 프로브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이방성 열전도 부재는,
    상기 하우징의 길이 방향의 열 전도율이 상기 하우징의 길이 방향과 수직인 방향으로의 열 전도율보다 10배 이상 큰, 초음파 프로브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이방성 열전도 부재는,
    상기 하우징의 길이 방향으로의 열전도율이 50 W/mK 이상이며,
    상기 하우징의 길이 방향과 수직인 방향으로의 열전도율이 0.5 W/mK 이하인, 초음파 프로브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이방성 열전도 부재는,
    적어도 하나의 열전도성 섬유와,
    상기 적어도 하나의 열전도성 섬유를 둘러싸는 단열 물질을 포함하는, 초음파 프로브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열 전도성 섬유의 직경은 15 um 이하이며,
    상기 이방성 열전도 부재의 두께는 5 mm 이하인, 초음파 프로브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이방성 열전도 부재의 적어도 일부는 상기 영상 처리부와 상기 하우징의 외벽 사이 또는 상기 하우징의 외벽 내부에 배치된, 초음파 프로브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 음향 모듈은, 초음파 신호를 발생시키는 압전체와, 상기 압전체의 전방에 배치된 음향 렌즈와, 상기 압전체의 후방에 배치된 백킹 플레이트와, 상기 압전체의 열을 방출하는 방열 부재를 포함하며,
    상기 이방성 열전도 부재의 일 단부가 상기 방열 부재에 접촉하는, 초음파 프로브.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 음향 모듈과 상기 이방성 열전도 부재 사이에 배치된 열전도성 물질을 더 포함하는, 초음파 프로브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 후방에 배치된 제2 방열 부재와,
    상기 영상 처리부와 상기 제2 방열 부재 사이에 배치된 열 전도성 플레이트를 더 포함하는, 초음파 프로브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징의 후방에, 상기 제1 방열 부재와 제2 방열 부재 사이의 열전달을 차단하는 제2 단열벽이 배치된, 초음파 프로브.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은, 공기의 유출입이 가능한 메쉬 구조의 방열부를 포함하며,
    상기 제1 방열 부재는 상기 방열부의 내부에 배치된, 초음파 프로브.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 이방성 열전도 부재는 복수 개이며,
    복수 개의 이방성 열전도 부재는 상기 하우징의 폭 방향으로 이격 배열된, 초음파 프로브.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 프로브는 무선 초음파 프로브인, 초음파 프로브.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 초음파 프로브를 포함하는, 초음파 진단 시스템.
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