WO2020209461A1 - 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 영상장치 - Google Patents

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WO2020209461A1
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sensor
substrate
transducer
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ultrasonic probe
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황원순
서민선
장원석
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삼성메디슨 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasound probe for obtaining an ultrasound image to diagnose or treat an object, and an ultrasound imaging apparatus including the same.
  • An ultrasound imaging device is a device that irradiates an ultrasound signal from the body surface of an object toward a target area in the body, and obtains an image of a tomography or blood flow of a soft tissue using information of the reflected ultrasound signal (ultrasonic echo signal) without invasiveness.
  • the ultrasound imaging apparatus may include a main body and an ultrasound probe that transmits an ultrasound signal to an object to be diagnosed and receives a signal reflected from the object.
  • a needle biopsy may be performed on a region suspected of having a tumor or the like inside the object.
  • the biopsy may be performed using a needle inserted into the interior of the subject and collecting tissue.
  • the needle inserted into the object deviates from the ultrasound image by the ultrasonic probe, it may damage the normal tissue or organ of the object.
  • the user can determine the moving distance of the needle This can be difficult, increasing the likelihood of a medical accident.
  • the biopsy may require accurately guiding the needle to the desired position of the subject, and it is also beneficial to track or monitor the needle to ensure that the needle is held in the desired position. can do.
  • the ultrasonic probe may include a sensor unit provided to measure the position and movement distance of the needle.
  • the sensor unit can measure the position and movement distance of the needle using mechanical, electrical, and magnetic characteristics.
  • the sensor unit In general, in order to mount the sensor unit provided to detect the magnetic field of the magnetized needle on the ultrasonic probe, the sensor unit is located on the outer surface of the transducer, or a separate mounting case provided to mount the sensor unit is required. can do.
  • the present invention provides an improved ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus including the same to improve stability of a biopsy by accurately measuring the position and movement distance of a needle.
  • the present invention provides an improved ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus including the same, so as to arrange a sensor unit for detecting a magnetic field of a magnetized needle inside a transducer.
  • the present invention provides an ultrasonic probe improved to integrate a substrate including a ground substrate, a signal substrate, or a sensor substrate, and an ultrasonic imaging apparatus including the same.
  • An ultrasonic probe includes a case, a transducer disposed inside the case to generate ultrasonic waves, a needle inserted into an object in the vicinity of the case, and a sensor provided to measure the position of the needle, And a sensor unit disposed inside the transducer, wherein the transducer includes a piezoelectric layer configured to generate ultrasonic waves, a sound absorbing layer disposed on one side of the piezoelectric layer to absorb ultrasonic waves generated from the piezoelectric layer, and the And a sound absorbing member disposed on one side of the sound absorbing layer, and the sensor unit may be disposed inside the sound absorbing member.
  • the sensor may be configured to measure the position of the magnetized needle through a magnetic field generated by the magnetized needle.
  • the transducer further includes a ground substrate disposed on one side of the piezoelectric layer, and a signal substrate disposed on the other side of the piezoelectric layer so as to be disposed inside the ground substrate, and the sensor unit includes the signal so that the sensor is mounted. It may further include a sensor substrate disposed on the inside of the substrate.
  • the transducer may further include a signal substrate disposed adjacent to the piezoelectric layer, and the sensor may be mounted on an inner surface of the signal substrate.
  • the transducer may further include a ground substrate disposed adjacent to the piezoelectric layer, and the sensor may be mounted on an inner surface of the ground substrate.
  • the sensor substrate may include a first sensor substrate provided on one side of the sound absorbing member, and a second sensor substrate provided on the other side of the sound absorbing member so as to be spaced apart from the first sensor substrate.
  • the sensor may include a first sensor mounted on the first sensor substrate and a second sensor mounted on the second sensor substrate, and the first sensor and the second sensor may face each other.
  • the sensor includes a first sensor mounted on the first sensor substrate, and a second sensor mounted on the second sensor substrate, wherein the first sensor and the second sensor face the signal substrate. It may be disposed adjacent to the inner side of the.
  • the sensor unit may further include a heat radiation sheet disposed on an inner surface of the sensor substrate.
  • the sensor unit may further include a stabilizer connected to the heat radiation sheet and disposed at one end of the sound absorbing member so that the heat radiation sheet radiates the sensor.
  • the sensor unit may be disposed inside the cover member covering the outside of the transducer to prevent the disinfectant from penetrating into the sensor unit.
  • a distance between the first sensor substrate and the second sensor substrate may be 10 to 60 times the acoustic wavelength of the transducer.
  • the transducer may further include an acoustic layer having a non-magnetic material to prevent interference with reception of the magnetic field of the sensor unit.
  • the ultrasonic probe is a case, a piezoelectric layer disposed inside the case and configured to generate ultrasonic waves, and disposed on one side of the piezoelectric layer to absorb ultrasonic waves generated from the piezoelectric layer.
  • a transducer including a sound-absorbing layer and a sound-absorbing member disposed on one side of the sound-absorbing layer, a magnetized needle inserted into the object in the vicinity of the case, and disposed inside the sound-absorbing member to measure the position of the magnetized needle It may include a sensor unit.
  • the transducer further includes a ground substrate disposed on one side of the piezoelectric layer, and a signal substrate disposed on the other side of the piezoelectric layer so as to be disposed inside the ground substrate, and the sensor unit determines the position of the magnetized needle. It may include a sensor provided to measure, and a sensor substrate disposed inside the signal substrate so that the sensor is mounted.
  • the sensor substrate may include a first sensor substrate provided on one side of the sound absorbing member, and a second sensor substrate provided on the other side of the sound absorbing member so as to be spaced apart from the first sensor substrate.
  • an ultrasound imaging apparatus includes a body, an ultrasonic probe connected to the body to transmit and receive an ultrasonic signal to an object, and a position detection unit provided to detect the position of the ultrasonic probe, ,
  • the ultrasonic probe is a transformer having a piezoelectric layer configured to generate ultrasonic waves, a sound absorbing layer disposed on one side of the piezoelectric layer to absorb ultrasonic waves generated from the piezoelectric layer, and a sound absorbing member disposed on one side of the sound absorbing layer.
  • the position detection unit may include a first position detection unit disposed inside the sound-absorbing member, and a second position detection unit connected to the main body so as to transmit and receive the first position detection unit. .
  • the second position detection unit includes a field generator configured to generate a magnetic field in the vicinity of the ultrasonic probe, and the first position detection unit is disposed inside the sound-absorbing member to detect a magnetic field generated from the field generator. It may include a sensor unit.
  • the first position detection unit includes a field generator configured to generate a magnetic field within the ultrasonic probe, and the second position detection unit is disposed inside the sound absorbing member to detect a magnetic field generated from the field generator. It may include a sensor unit.
  • the present invention can improve the stability of a biopsy by more accurately measuring the position and movement distance of the needle.
  • a sensor unit for detecting a magnetic field of a magnetized needle inside a transducer, an internal space of the case can be secured, and thus, the degree of freedom in design of the case can be improved.
  • the present invention by incorporating a substrate including a ground substrate, a signal substrate, or a sensor substrate, the number of substrates can be reduced, thus simplifying the manufacturing process and reducing manufacturing cost.
  • FIG. 1 is a diagram showing an ultrasound imaging apparatus including an ultrasound probe according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the interior of the ultrasonic probe according to the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion of a cross-section A-A′ of the ultrasonic probe according to the present invention shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a view showing a needle in the ultrasonic probe according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in an ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in an ultrasonic probe according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in an ultrasonic probe according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in an ultrasonic probe according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a state in which an ultrasonic probe and a position detection unit transmit and receive according to a sixth embodiment of the present invention.
  • a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.
  • FIG. 1 is a diagram showing an ultrasound imaging apparatus including an ultrasound probe according to the present invention.
  • the ultrasound imaging apparatus 1 includes a main body 10 and an ultrasound probe 20 that transmits an ultrasound signal to an object to be diagnosed and receives a signal reflected from the object. can do.
  • the ultrasound probe 20 may transmit an ultrasound signal to an object to obtain an ultrasound image of the object, receive an ultrasound signal reflected from the object, and transmit it to a controller (not shown).
  • the ultrasonic probe 20 may be connected to the body 10 by a cable.
  • the main body 10 may be provided with a display 13 that displays a diagnosis result obtained through a received ultrasound signal.
  • An application related to the operation of the ultrasound imaging apparatus 1 may be displayed on the display 13.
  • the display 13 may display an ultrasound image obtained during an ultrasound diagnosis process or a matter related to the operation of the ultrasound imaging apparatus 1.
  • the display 13 may be implemented as a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), or the like.
  • CTR cathode ray tube
  • LCD liquid crystal display
  • a plurality of displays 13 may be provided.
  • the display 13 may include a main display and a sub-display.
  • an ultrasound image obtained during an ultrasound diagnosis process may be displayed on the main display, and matters related to the operation of the ultrasound imaging apparatus 1 may be displayed on the sub-display.
  • An input device 14 may be provided in the main body 10.
  • the input device 14 may be provided in the form of a keyboard, a foot switch, or a foot pedal.
  • the input device 14 When the input device 14 is a keyboard, it may be provided above the main body 10. When the input device 14 is a foot switch or a foot pedal, it may be provided under the main body 10. The user can control the operation of the ultrasound imaging apparatus 1 through the input device 14.
  • the ultrasonic probe 20 may be mounted on the body 10 by the holder 11. When the ultrasonic imaging apparatus 1 is not in use, the user may mount and store the ultrasonic probe 20 in the holder 11.
  • a moving device 12 may be provided in the main body 10 so as to move the ultrasonic imaging device 1.
  • the moving device 12 may be a plurality of casters provided on the bottom surface of the main body 10.
  • the plurality of casters may be aligned to move the main body 10 in a specific direction, may be provided to be freely movable and provided to be movable in any direction, or may be locked to stop at a specific position. .
  • FIG. 2 is a view schematically showing the interior of the ultrasonic probe according to the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion of a cross-section A-A′ of the ultrasonic probe according to the present invention shown in FIG. 2.
  • the ultrasonic probe 20 may include a transducer 23 that generates an ultrasonic signal.
  • the ultrasonic probe 20 may include a lens 30 provided to transmit an ultrasonic signal generated from the transducer 23 to the outside.
  • the lens 30 may focus the ultrasonic signal.
  • the lens 30 may be made of a material such as silicon or rubber having an acoustic impedance value similar to that of the object.
  • the lens 30 may be provided in a convex type having a central portion having a convex curved surface, or may be provided in a linear type having a flat surface.
  • the ultrasonic probe 20 includes a case 21 including an opening 21a on one side so that the transducer 23 is accommodated and the lens 30 is in contact with an external object, and a handle mounted on the other side of the case 21 It may include a part 22.
  • the transducer 23 may include a piezoelectric layer 70, a matching layer 60 disposed in front of the piezoelectric layer 70, and a sound absorbing layer 50 disposed behind the piezoelectric layer 70.
  • the transducer 23 is a magnetostrictive ultrasonic transducer that uses the magnetostrictive effect of a magnetic material, and a capacitive micro-machined ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves using vibrations of hundreds or thousands of finely processed thin films.
  • Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer or a piezoelectric ultrasonic transducer using a piezoelectric effect of a piezoelectric material (Piezoelectric Ultrasonic Transducer) may be included.
  • a piezoelectric effect When a mechanical pressure is applied to a predetermined material, a voltage is generated, and when a voltage is applied, the effect of causing mechanical deformation may be referred to as a piezoelectric effect and an inverse piezoelectric effect.
  • the piezoelectric material may include a material that converts electrical energy into mechanical vibration energy and mechanical vibration energy into electrical energy.
  • the transducer 23 includes a piezoelectric layer 70 made of a piezoelectric material that generates ultrasonic waves by converting the electrical signal into mechanical vibration, and an acoustic layer disposed behind the piezoelectric layer 70 ( 80) may be included.
  • the piezoelectric layer 70 is a configuration that generates ultrasonic waves using a resonance phenomenon, and is a ceramic of lead zirconate titanate (PZT), a PZNT single crystal made of a solid solution of lead zinc niobate and lead titanate, and a solid solution of lead magnesium niobate and lead titanate. It may be formed of a PZMT single crystal made or the like.
  • an ultrasonic probe 20 having a wide bandwidth can be formed, and ultrasonic signals in a high frequency region as well as a low frequency region can be transmitted and received.
  • the process of creating a curvature of the divided transducer 23 may be easily performed, and thus, the shape of the ultrasonic probe 20 may not be restricted. .
  • the piezoelectric layer 70 may be provided in the form of a cuff to maximize ultrasonic generation performance. However, it is not limited thereto.
  • the acoustic layer 80 may be provided to have an acoustic impedance higher than that of the piezoelectric layer 70.
  • the acoustic layer 80 may be formed of a material having electrical conductivity.
  • the thickness of the acoustic layer 80 may be provided as 1/2, 1/4, 1/8 or 1/16 of the wavelength of the piezoelectric material constituting the piezoelectric layer 70. However, it is not limited thereto.
  • the acoustic layer 80 may include an acoustic reflector.
  • the acoustic layer 80 may be disposed in front of the sound-absorbing layer 50.
  • the acoustic layer 80 may totally reflect ultrasonic waves traveling to the sound-absorbing layer 50. Through this, the bandwidth of the ultrasonic probe 20 may be increased and the sensitivity may be increased.
  • the acoustic layer 80 may be formed of a material having a very high acoustic impedance so that the ultrasonic waves can be totally reflected.
  • the acoustic layer 80 may be formed of at least one of tungsten carbide or graphite composite materials.
  • a substrate 40 to which an electric signal can be applied may be formed on the front and rear surfaces of the piezoelectric layer 70.
  • the substrate 40 may include a ground substrate 41 formed in front of the piezoelectric layer 70 and a signal substrate 42 formed behind the piezoelectric layer 70.
  • Each of the substrates 40 including the ground substrate 41 and the signal substrate 42 may be provided as a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the transducer 23 may include an electrode (not shown).
  • an electrode electrically connected to the signal substrate 42 may be provided on the rear surface of the piezoelectric layer 70, and an electrode electrically connected to the ground substrate 41 is provided on the front surface of the piezoelectric layer 70. Can be.
  • the present invention is not limited thereto, and the electrode formed on the front surface of the piezoelectric layer 70 may be electrically connected to the signal substrate 42, and the electrode formed on the rear surface of the piezoelectric layer 70 is the ground substrate 41 And can be electrically connected.
  • the transducer 23 may include a matching layer 60.
  • the matching layer 60 may serve to reduce a difference in acoustic impedance between the piezoelectric layer 70 and the object so that ultrasonic waves generated from the piezoelectric layer 70 are maximally transmitted to the object.
  • the matching layer 60 reduces the difference in acoustic impedance between the piezoelectric layer 70 and the object so that the piezoelectric layer 70 and the acoustic impedance of the object are matched so that ultrasonic waves generated from the piezoelectric layer 70 can be efficiently transmitted to the object. I can.
  • the matching layer 60 may be disposed adjacent to the piezoelectric layer 70.
  • the matching layer 60 may be located in front of the piezoelectric layer 70.
  • the matching layer 60 may be provided to have an intermediate value between the acoustic impedance of the piezoelectric layer 70 and the acoustic impedance of the object, and may be formed of a glass or resin material.
  • the matching layer 60 may be provided by stacking a plurality of layers of matching layers 60 having different materials so that the acoustic impedance gradually changes from the piezoelectric layer 70 toward the object.
  • the matching layer 60 may include a first matching layer 61 and a second matching layer 62.
  • the plurality of matching layers 60 may be formed of different materials.
  • the transducer 23 may include a sound absorbing layer 50.
  • the sound-absorbing layer 50 may be disposed adjacent to the piezoelectric layer 70.
  • the sound-absorbing layer 50 may be located behind the piezoelectric layer 70.
  • the sound-absorbing layer 50 can reduce the pulse width of ultrasonic waves by suppressing the free vibration of the piezoelectric layer 70, and prevents the ultrasonic image from being distorted by blocking unnecessary propagation of the ultrasonic waves to the rear of the piezoelectric layer 70. Can be prevented.
  • the sound-absorbing layer 50 may be formed of a material including rubber to which epoxy resin and tungsten powder are added.
  • FIG. 4 is a view showing a needle in the ultrasonic probe according to the present invention.
  • 5 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
  • the ultrasound probe 20 includes a needle 90 (Biopsy needle) inserted into an object in the vicinity of the case 21, and a case to guide the needle 90.
  • 21 may include a needle guide 91 that is detachably mounted.
  • the needle guide 91 may be detachably mounted on the handle 22 and may be detachably mounted on the case 21 and the handle 22.
  • the needle guide 91 may include a mounting member 92 provided to be detachably mounted to the case 21 or the handle 22.
  • the mounting member 92 may include a rubber band having an elastic material.
  • the mounting member 92 may surround the case 21 or the handle 22.
  • the mounting member 92 is configured to be flexible, such as that may include a bracket made of plastic, etc., so as to be rigidly fastened to the ultrasonic probe 20 having various sizes and shapes. It can be prepared in various ways within.
  • the needle 90 may be a medical needle used for treatment or tissue examination by being inserted into a region with a lesion inside the object through a hole in the object, for example, a human body.
  • the needle 90 may be implemented as, for example, a clear track or a virtual track.
  • the transducer 23 may include a sensor unit 100 provided to measure the position of the needle 90.
  • the needle 90 may be magnetized, and the sensor unit 100 may be configured to detect a magnetic field generated by the magnetized needle 90.
  • the sensor unit 100 may include a sensor 110 provided to detect the position of the self-rotated needle 90.
  • the sensor 110 may be provided in plural.
  • the magnetized needle 90 may form a magnetic field in a predetermined range.
  • the sensor unit 100 may sense a magnetic field from the needle 90 together with the earth's magnetic field and any other background magnetic field.
  • the ultrasonic imaging apparatus 1 may determine the direction and position of the needle 90 related to the transducer 23 from the field detected by the sensor unit 100. Accordingly, the position of the needle 90 detected magnetically may be displayed on the display 13 (refer to FIG. 1) together with the ultrasound image.
  • the sensor unit 100 may be disposed inside the transducer 23.
  • the sensor unit 100 may be disposed inside the suction member 51.
  • the sensor unit 100 according to the present invention is disposed inside the transducer 23, so that a space inside the transducer 23 can be secured, and the sensor unit 100 is placed outside the transducer 23. Since a separate mounting case for mounting may not be required, manufacturing cost of the ultrasonic probe 20 may be reduced.
  • the transducer 23 includes a ground substrate 41 disposed on one side of the piezoelectric layer 70 (see FIG. 3 ), and a signal substrate disposed on the other side of the piezoelectric layer 70 so as to be disposed inside the ground substrate 41. It may include a substrate 40 including 42).
  • the sensor unit 100 of the transducer 23 may include a sensor substrate 120 on which the sensor 110 is detachably mounted.
  • the sensor substrate 120 may be disposed inside the signal substrate 42.
  • the transducer 23 may include a sound-absorbing member 51 disposed on one side of the sound-absorbing layer 50, and the sensor substrate 120 may be disposed between the sound-absorbing member 51 and the signal board 42. .
  • the signal board 42 may be disposed between the sensor board 120 and the ground board 41.
  • the sensor substrate 120 may be provided in plural.
  • the sensor substrate 120 includes a first sensor substrate 121 provided on one side of the sound absorbing member 51 and a first sensor substrate 121 provided on the other side of the sound absorbing member 51 so as to be spaced apart from the first sensor substrate 121. It may include a two-sensor substrate 122.
  • the distance S1 between the first and second sensor substrates 121 and 122 may be 10 to 60 times the acoustic wavelength of the transducer 23. However, it is not limited thereto.
  • the sensor 110 may include a first sensor 111 mounted on the first sensor substrate 121 and a second sensor 112 mounted on the second sensor substrate 122.
  • the first sensor 111 may be spaced apart from the first sensor substrate 121 and provided in plurality
  • the second sensor 112 may be spaced apart from the second sensor substrate 122 and provided in plurality.
  • the first sensor 111 and the second sensor 112 may face each other.
  • the transducer 23 may include a cover member 24 provided to cover the outside of the transducer 23.
  • the cover member 24 may include a CS film.
  • the sensor unit 100 is disposed inside the transducer 23 and thus may be covered together by the cover member 24.
  • the ultrasonic probe 20 may include a lens 30 provided to transmit an ultrasonic signal generated from the transducer 23 to the outside, and thus, the transducer 23 according to the present invention includes a lens 30, FIG. 3) can be prevented from penetrating into the sensor unit 100.
  • the lens 30 and the case 21 may be combined through a molding process.
  • the manufacturing process of the ultrasonic probe 20 can be simplified by combining the lens 30 and the case 21 through a molding process. Yes, and can reduce the risk of defects.
  • the transducer 23 may include an acoustic layer 80 (refer to FIG. 3) made of a non-magnetic material to prevent interference with reception of the magnetic field of the sensor unit 100. Therefore, even if the sensor unit 100 is disposed inside the transducer 23, the acoustic layer 80 may not prevent the sensor unit 100 from receiving the magnetic field of the needle 90.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in an ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention.
  • the sensor unit 100a according to the second embodiment of the present invention may be disposed inside the transducer 23a.
  • the sensor unit 100a may be disposed inside the sound absorbing member 51.
  • the sensor unit 100a according to the second embodiment will be described focusing on differences from the sensor unit 100 according to the first embodiment (see FIG. 5).
  • the transducer 23a includes a ground substrate 41 disposed on one side of the piezoelectric layer 70 (see FIG. 3 ), and a piezoelectric layer 70 so as to be disposed inside the ground substrate 41.
  • a substrate 40 including a signal substrate 42 disposed on the other side of) may be included.
  • the sensor unit 100a may include a sensor substrate 120a on which the sensor 110a is detachably mounted.
  • the sensor substrate 120a may be disposed inside the signal substrate 42.
  • the sensor substrate 120a may be disposed between the sound absorbing member 51 and the signal substrate 42.
  • the signal board 42 may be disposed between the sensor board 120a and the ground board 41.
  • the sensor substrate 120a may be provided in plural.
  • the sensor substrate 120a includes a first sensor substrate 121a provided on one side of the sound absorbing member 51, and a first sensor substrate 121a provided on the other side of the sound absorbing member 51 so as to be spaced apart from the first sensor substrate 121a. It may include a two-sensor substrate (122a).
  • the distance S2 between the first sensor substrate 121a and the second sensor substrate 122a according to the second embodiment of the present invention is the first sensor substrate 121 and the second sensor substrate 121 according to the first embodiment of the present invention. 2 It may be smaller than the distance (S1, see FIG. 5) that the sensor substrate 122 is spaced apart.
  • the sensor 110a may include a first sensor 111a mounted on the first sensor substrate 121a, and a second sensor 112a mounted on the second sensor substrate 122a.
  • the first sensor 111a and the second sensor 112a may be disposed adjacent to the inner surface of the sound absorbing member 51 so as to face the signal substrate 42.
  • the sensor 110a may be mounted on the sensor substrate 120a so as to be disposed between the sensor substrate 120a and the signal substrate 42.
  • the transducer 23a may include a cover member 24 provided to cover the outside of the transducer 23a.
  • the cover member 24 may include a CS film.
  • the sensor unit 100a is disposed inside the transducer 23a, so that it may be covered together by the cover member 24.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in an ultrasonic probe according to a third embodiment of the present invention.
  • the sensor unit 100b according to the third embodiment of the present invention may be disposed inside the transducer 23b.
  • the sensor unit 100b may be disposed inside the sound absorbing member 51.
  • the sensor unit 100b according to the third embodiment will be described focusing on differences from the sensor unit 100a according to the second embodiment (see FIG. 6).
  • the transducer 23b includes a ground substrate 41 disposed on one side of the piezoelectric layer 70 (see FIG. 3), and a piezoelectric layer 70 so as to be disposed inside the ground substrate 41.
  • a substrate 40 including a signal substrate 42 disposed on the other side of) may be included.
  • the sensor unit 100b may include a sensor substrate 120b on which the sensor 110b is detachably mounted.
  • the sensor substrate 120b may be disposed inside the signal substrate 42.
  • the sensor substrate 120b may be disposed between the sound absorbing member 51 and the sensor 110b.
  • the signal substrate 42 may be disposed between the sensor 110b and the ground substrate 41.
  • the sensor substrate 120b may be provided in plural.
  • the sensor substrate 120b includes a first sensor substrate 121b provided on one side of the sound absorbing member 51, and a first sensor substrate 121b provided on the other side of the sound absorbing member 51 so as to be spaced apart from the first sensor substrate 121b. It may include a two-sensor substrate (122b).
  • the distance S2 between the first sensor substrate 121b and the second sensor substrate 122b according to the third embodiment of the present invention is the first sensor substrate 121a and the second sensor substrate 121a according to the second embodiment of the present invention. 2 It may be the same as the distance S2 between the sensor substrates 122a. However, it is not limited thereto.
  • the sensor 110b may include a first sensor 111b mounted on the first sensor substrate 121b, and a second sensor 112b mounted on the second sensor substrate 122b.
  • the first sensor 111b and the second sensor 112b may be disposed adjacent to the inner surface of the sound absorbing member 51 so as to face the signal substrate 42.
  • the sensor 110b may be mounted on the sensor substrate 120b so as to be disposed between the sensor substrate 120b and the signal substrate 42.
  • the sensor unit 100b may include a heat radiation sheet 130 disposed on the inner surface of the sensor substrate 120b.
  • the heat dissipation sheet 130 may contact the sensor substrate 120b so as to be disposed between the sound absorbing member 51 and the sensor substrate 120b.
  • the heat dissipation sheet 130 may be disposed on the inner surface of the sensor substrate 120b.
  • the sensor unit 100b may include a stabilizer 140 connected to the heat radiation sheet 130 so that the heat radiation sheet 130 radiates the sensor 110b.
  • the stabilizer 140 may be disposed at one end of the sound absorbing member 51.
  • the stabilizer 140 may be disposed at the lower end of the sound absorbing member 51. However, it is not limited thereto.
  • the transducer 23b includes a heat dissipation sheet 130 in contact with the sensor substrate 120b, and a stabilizer 140 connected to the heat dissipation sheet 130, thereby generating heat by a sensor 110b. Can radiate heat.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in an ultrasonic probe according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the sensor unit 100c according to the fourth embodiment of the present invention may be disposed inside the transducer 23c.
  • the sensor unit 100c may be disposed inside the sound absorbing member 51.
  • the sensor unit 100c according to the fourth embodiment will be described focusing on differences from the sensor unit 100 according to the first embodiment (refer to FIG. 5).
  • the transducer 23c includes a ground substrate 41 disposed on one side of the piezoelectric layer 70 (see FIG. 3 ), and a piezoelectric layer 70 so as to be disposed inside the ground substrate 41.
  • a substrate 40 including a signal substrate 42 disposed on the other side of) may be included.
  • the sensor 110c may be detachably mounted on the signal substrate 42.
  • the sensor 110c includes a first sensor 111c mounted on a signal board 42 disposed on one side of the sound absorbing member 51, and a signal board 42 disposed on the other side of the sound absorbing member 51 It may include a second sensor (112c) mounted on.
  • a plurality of sensors 110c may be provided to be spaced apart from the signal substrate 42. However, it is not limited thereto.
  • the first sensor 111c and the second sensor 112c may face each other.
  • the sensor 110c may be mounted on the signal board 42 so as to be disposed between the sound absorbing member 51 and the signal board 42.
  • the sensor 110c may be detachably mounted on the inner surface of the signal substrate 42.
  • the sensor 110c since the sensor 110c is mounted on the signal substrate 42, unlike the transducer 23 according to the first embodiment of the present invention, the sensor 110c is Since a separate sensor substrate 120 (refer to FIG. 5) for mounting may not be required, the number of substrates 40 may be reduced, and manufacturing cost of the ultrasonic probe 20c may be reduced.
  • the signal board 42 according to the fourth embodiment of the present invention can perform the functions of the signal board 42 and the sensor board 120 (refer to FIG. 5) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a sensor unit disposed inside a transducer in an ultrasonic probe according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the sensor unit 100d according to the fifth embodiment of the present invention may be disposed inside the transducer 23d.
  • the sensor unit 100d may be disposed inside the sound absorbing member 51.
  • the sensor unit 100d according to the fifth embodiment will be described focusing on differences from the sensor unit 100c according to the fourth embodiment (see FIG. 8 ).
  • the transducer 23d may include a substrate 40d including a ground substrate 41d disposed on one side of the piezoelectric layer 70 (see FIG. 3 ).
  • the sensor 110d may be detachably mounted on the ground substrate 41d.
  • the sensor 110d includes a first sensor 111d mounted on a grounding substrate 41d disposed on one side of the sound absorbing member 51, and a grounding substrate 41d disposed on the other side of the sound absorbing member 51 It may include a second sensor (112d) mounted on.
  • the sensors 110d may be provided in plurality by being spaced apart from the ground substrate 41d. However, it is not limited thereto.
  • the first sensor 111d and the second sensor 112d may face each other.
  • the sensor 110d may be mounted on the ground substrate 41d to be disposed between the sound absorbing member 51 and the ground substrate 41d.
  • the sensor 110d may be detachably mounted on the inner surface of the ground substrate 41d.
  • the transducer 23d since the sensor 110d is mounted on the grounding substrate 41d, unlike the transducer 23c (refer to FIG. 8) according to the fourth embodiment of the present invention. Since a separate signal board 42 (refer to FIG. 8) for mounting (110d) may not be required, the number of substrates 40d can be further reduced, and manufacturing cost of the ultrasonic probe 20d can be reduced. have.
  • the ground substrate 41d according to the fifth embodiment of the present invention may perform the functions of the signal substrate 42 and the ground substrate 41 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic probe 20e may include a position detection unit 200.
  • the position detecting unit 200 may include a first position detecting unit 210 including a sensor unit 100e disposed inside the ultrasonic probe 20e.
  • the sensor unit 100e according to the sixth embodiment of the present invention may be the same as the sensor unit 100 (see FIG. 5) according to the first embodiment of the present invention.
  • the location detection unit 200 may include a second location detection unit 220 connected to the ultrasonic imaging apparatus 1 (refer to FIG. 1 ).
  • the second position detection unit 220 may include a field generator 300 that generates a magnetic field.
  • the first position detection unit 210 may include a sensor unit 100e, and the second position detection unit 220 is a magnetized needle 90 according to the first embodiment of the present invention (refer to FIG. 4).
  • a field generator 300 that generates a magnetic field as described above may be included.
  • the ultrasonic probe 20e may detect the position of the ultrasonic probe 20e through the sensor unit 100e and the field generator 300.
  • an ultrasound image acquired through the ultrasound imaging apparatus 1 may be matched with a medical image acquired from another medical imaging apparatus.
  • Image registration may correspond to a processing technique that transforms different images and displays them in one coordinate system.
  • Image matching may mean reconstructing two or more images into a single synthesized image, and a user may grasp how different images correspond using image matching technology.
  • an image matching technique may be used to compare an image of an affected area over time or to compare an image of a normal human tissue.
  • an image matching technique may be used in which acquired images are displayed in the same space to be compared and viewed.
  • a location detection unit 200 that acquires location information of the ultrasound probe 20e may be used, and the first location detection unit 210 is mounted on the ultrasound probe 20e to provide the ultrasound probe 20e. ) Must be detected to obtain location information for image matching.
  • the second position detection unit 220 including the field generator 300 according to the sixth embodiment of the present invention may be provided outside the ultrasonic imaging apparatus 1, and connected to a cable, etc. It can be physically combined with 1).
  • the field generator 300 serves as a reference point for determining coordinate information of the first position detection unit 210 including the sensor unit 100e, and the sensor unit 100e is based on the field generator 300. It can be determined what coordinates in space it is on.
  • the field generator 300 may generate a magnetic field within a predetermined range from an area where the sensor unit 100e is located.
  • the sensor unit 100e may detect a magnetic field formed by the field generator 300 and may provide position information detected in a three-dimensional space to the ultrasonic imaging apparatus 1.
  • the present invention is not limited thereto, and the first position detection unit 210 disposed inside the ultrasonic probe 20e may include a field generator 300 and disposed outside the ultrasonic imaging apparatus 1.
  • the second position detection unit 220 may include a sensor unit 100e.
  • the field generator 300 may be disposed inside the ultrasonic probe 20e, and the sensor unit 100e may be disposed outside the ultrasonic probe 20e.
  • the first position detection unit 210 including the field generator 300 may generate a magnetic field within a predetermined range from the region where the second position detection unit 220 including the sensor unit 100e is located. .
  • the second position detecting unit 220 including the sensor unit 100e can detect the magnetic field formed by the first position detecting unit 210 including the field generator 300, and detected in a three-dimensional space. Position information may be provided to the ultrasound imaging apparatus 1.

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Abstract

대상체를 진단 또는 치료하도록 초음파 영상을 획득하는 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 영상장치를 제공한다. 초음파 프로브는 케이스, 초음파를 발생하도록 케이스의 내부에 배치되는 트랜스듀서, 케이스의 인근에서 대상체에 삽입되는 니들, 및 니들의 위치를 측정하도록 마련되는 센서를 포함하고 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 포함하고, 트랜스듀서는 초음파를 발생하도록 구성되는 압전층, 압전층으로부터 발생되는 초음파를 흡수하도록 압전층의 일측에 배치되는 흡음층, 및 흡음층의 일측에 배치되는 흡음부재를 포함하고, 센서유닛은 흡음부재의 내부에 배치된다.

Description

초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 영상장치
본 발명은 대상체를 진단 또는 치료하도록 초음파 영상을 획득하는 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 영상장치에 관한 것이다.
초음파 영상장치는 대상체의 체표로부터 체내의 타겟 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호(초음파 에코 신호)의 정보를 이용하여 연부 조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻는 장치를 포함할 수 있다.
일반적으로, 초음파 영상장치는 본체, 및 초음파 신호를 진단하고자 하는 대상체에 송신하며, 대상체로부터 반사된 신호를 수신하는 초음파 프로브를 포함할 수 있다.
한편, 초음파 영상장치에 의한 진단 중, 대상체의 내부에 종양 등이 존재할 것으로 의심되는 부위에는 생검법(Needle Biopsy)을 실시할 수 있다. 생검법은 대상체의 내부로 삽입되어 조직을 채취하는 니들(Needle)을 이용하여 수행될 수 있다.
다만, 대상체의 내부로 삽입되는 니들이 초음파 프로브에 의한 초음파 영상으로부터 벗어나면 대상체의 정상 조직 또는 기관 등에 손상을 줄 수 있다.
즉, 초음파 프로브의 전방으로 이동되는 니들은 초음파 영상에서 주변 조직과 구분이 잘 되지 않을 수 있고, 니들이 삽입되는 경로가 초음파 영상장치로 투영되는 디스플레이에 제대로 표시되지 않는 경우 사용자가 니들의 이동 거리 파악이 어려울 수 있어 의료 사고의 발생 가능성이 커질 수 있다.
따라서, 생검법은 대상체의 원하는 위치(desired position)에 니들을 정확하게 가이드하는 것이 필요할 수 있고, 또한, 원하는 위치에 니들을 유지하는 것을 보장하기 위해 니들을 추적(track) 또는 모니터(monitor) 하는 것이 유익할 수 있다.
초음파 프로브는 니들의 위치 및 이동 거리를 측정하도록 마련되는 센서유닛을 포함할 수 있다. 센서유닛은 기계적, 전기적, 자기적 특징 등을 이용하여 니들의 위치 및 이동 거리를 측정할 수 있다.
일반적으로, 초음파 프로브에 자화된 니들의 자기장을 검출하도록 마련되는 센서유닛을 장착하기 위해서는, 센서유닛이 트랜스듀서의 외측면에 위치되거나, 또는 센서유닛을 장착하도록 마련되는 별도의 마운팅케이스를 필요로 할 수 있다.
본 발명은 니들의 위치 및 이동 거리를 정확하게 측정하여 생체 검사의 안정성을 향상시키도록 개선된 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 영상장치를 제공한다.
본 발명은 트랜스듀서의 내부에 자화된 니들의 자기장을 검출하는 센서유닛을 배치하도록 개선된 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 영상장치를 제공한다.
본 발명은 접지기판, 신호기판, 또는 센서기판을 포함하는 기판을 통합하도록 개선된 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 영상장치를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 초음파 프로브는 케이스, 초음파를 발생하도록 상기 케이스의 내부에 배치되는 트랜스듀서, 상기 케이스의 인근에서 대상체에 삽입되는 니들, 및 상기 니들의 위치를 측정하도록 마련되는 센서를 포함하고 상기 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 포함하고, 상기 트랜스듀서는 초음파를 발생하도록 구성되는 압전층, 상기 압전층으로부터 발생되는 초음파를 흡수하도록 상기 압전층의 일측에 배치되는 흡음층, 및 상기 흡음층의 일측에 배치되는 흡음부재를 포함하고, 상기 센서유닛은 상기 흡음부재의 내부에 배치될 수 있다.
상기 센서는 상기 자화된 니들이 발생하는 자기장을 통해 상기 자화된 니들의 위치를 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 트랜스듀서는 상기 압전층의 일측에 배치되는 접지기판, 및 상기 접지기판의 내측에 배치되도록 상기 압전층의 타측에 배치되는 신호기판을 더 포함하고, 상기 센서유닛은 상기 센서가 장착되도록 상기 신호기판의 내측에 배치되는 센서기판을 더 포함할 수 있다.
상기 트랜스듀서는 상기 압전층에 인접하게 배치되는 신호기판을 더 포함하고, 상기 센서는 상기 신호기판의 내측면에 장착될 수 있다.
상기 트랜스듀서는 상기 압전층에 인접하게 배치되는 접지기판을 더 포함하고, 상기 센서는 상기 접지기판의 내측면에 장착될 수 있다.
상기 센서기판은 상기 흡음부재의 내부의 일측에 마련되는 제1센서기판, 및 상기 제1센서기판과 이격되도록 상기 흡음부재의 내부의 타측에 마련되는 제2센서기판을 포함할 수 있다.
상기 센서는 상기 제1센서기판에 장착되는 제1센서, 및 상기 제2센서기판에 장착되는 제2센서를 포함하고, 상기 제1센서 및 상기 제2센서는 서로 대향될 수 있다.
상기 센서는 상기 제1센서기판에 장착되는 제1센서, 및 상기 제2센서기판에 장착되는 제2센서를 포함하고, 상기 제1센서 및 상기 제2센서는 상기 신호기판을 향하도록 상기 흡음부재의 내측면에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 센서유닛은 상기 센서기판의 내측면에 배치되는 방열시트를 더 포함할 수 있다.
상기 센서유닛은 상기 방열시트가 상기 센서를 방열하도록 상기 방열시트와 연결되고 상기 흡음부재의 일단부에 배치되는 스테빌라이저를 더 포함할 수 있다.
상기 센서유닛은 소독제가 상기 센서유닛으로 침투되는 것을 방지하도록 상기 트랜스듀서의 외측을 커버하는 커버부재의 내측에 배치될 수 있다.
상기 제1센서기판 및 상기 제2센서기판이 이격되는 거리는 상기 트랜스듀서의 음향 파장의 10배 내지 60배일 수 있다.
상기 트랜스듀서로부터 발생된 초음파 신호를 외부로 전달하도록 마련되는 렌즈를 더 포함하고, 상기 렌즈와 상기 케이스는 몰딩 공정으로 결합될 수 있다.
상기 트랜스듀서는 상기 센서유닛의 자기장의 수신이 간섭되는 것을 방지하도록 비자성 재질을 가지는 음향층을 더 포함할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 사상에 따르면, 초음파 프로브는 케이스, 상기 케이스의 내부에 배치되고, 초음파를 발생하도록 구성되는 압전층, 상기 압전층으로부터 발생되는 초음파를 흡수하도록 상기 압전층의 일측에 배치되는 흡음층, 및 상기 흡음층의 일측에 배치되는 흡음부재를 포함하는 트랜스듀서, 상기 케이스의 인근에서 대상체에 삽입되는 자화된 니들, 및 상기 자화된 니들의 위치를 측정하도록 상기 흡음부재의 내부에 배치되는 센서유닛을 포함할 수 있다.
상기 트랜스듀서는 상기 압전층의 일측에 배치되는 접지기판, 및 상기 접지기판의 내측에 배치되도록 상기 압전층의 타측에 배치되는 신호기판을 더 포함하고, 상기 센서유닛은 상기 자화된 니들의 위치를 측정하도록 마련되는 센서, 및 상기 센서가 장착되도록 상기 신호기판의 내측에 배치되는 센서기판을 포함할 수 있다.
상기 센서기판은 상기 흡음부재의 내부의 일측에 마련되는 제1센서기판, 및 상기 제1센서기판과 이격되도록 상기 흡음부재의 내부의 타측에 마련되는 제2센서기판을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명의 사상에 따르면, 초음파 영상장치는 본체, 초음파 신호를 대상체에 송 수신하도록 상기 본체에 연결되는 초음파 프로브, 및 상기 초음파 프로브의 위치를 검출하도록 마련되는 위치검출유닛을 포함하고, 상기 초음프 프로브는 초음파를 발생하도록 구성되는 압전층, 상기 압전층으로부터 발생되는 초음파를 흡수하도록 상기 압전층의 일측에 배치되는 흡음층, 및 상기 흡음층의 일측에 배치되는 흡음부재를 가지는 트랜스듀서를 포함하고, 상기 위치검출유닛은 상기 흡음부재의 내부에 배치되는 제1위치검출유닛, 및 상기 제1위치검출유닛과 송 수신하도록 상기 본체에 연결되는 제2위치검출유닛을 포함할 수 있다.
상기 제2위치검출유닛은 상기 초음파 프로브의 인근에서 자기장을 발생시키도록 구성되는 필드제너레이터를 포함하고, 상기 제1위치검출유닛은 상기 필드제너레이터로부터 발생되는 자기장을 검출하도록 상기 흡음부재의 내부에 배치되는 센서유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1위치검출유닛은 상기 초음파 프로브의 내부에서 자기장을 발생시키도록 구성되는 필드제너레이터를 포함하고, 상기 제2위치검출유닛은 상기 필드제너레이터로부터 발생되는 자기장을 검출하도록 상기 흡음부재의 내부에 배치되는 센서유닛을 포함할 수 있다.
본 발명은 니들의 위치 및 이동 거리를 보다 정확하게 측정함으로써, 생체 검사의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 트랜스듀서의 내부에 자화된 니들의 자기장을 검출하는 센서유닛을 배치함으로써, 케이스의 내부 공간을 확보할 수 있고, 따라서 케이스의 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 접지기판, 신호기판, 또는 센서기판을 포함하는 기판을 통합함으로써, 기판의 수를 줄일 수 있고, 따라서 제조 공정을 단순화할 수 있고, 제조 비용을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 프로브를 포함하는 초음파 영상장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 프로브의 내부를 간략하게 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 초음파 프로브의 A-A′단면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 니들을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제6실시 예에 따른 초음파 프로브와 위치검출유닛이 송 수신하는 모습을 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
한편, 하기의 설명에서 사용된 "전방", "후방", "상부" 및 "하부" 등의 용어는 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 프로브를 포함하는 초음파 영상장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 영상장치(1)는 본체(10), 및 초음파 신호를 진단하고자 하는 대상체에 송신하며 대상체로부터 반사된 신호를 수신하는 초음파 프로브(20)를 포함할 수 있다.
초음파 프로브(20)는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 수신하여 제어부(미 도시)로 전송할 수 있다. 초음파 프로브(20)는 케이블에 의해 본체(10)와 연결될 수 있다.
본체(10)에는 수신된 초음파 신호를 통해 얻어진 진단 결과를 표시하는 디스플레이(13)가 구비될 수 있다. 디스플레이(13)에는 초음파 영상장치(1)의 동작과 관련된 어플리케이션이 디스플레이될 수 있다.
일 예로, 디스플레이(13)에는 초음파 진단 과정에서 얻어진 초음파 영상 또는 초음파 영상장치(1)의 동작과 관련된 사항이 표시될 수 있다.
디스플레이(13)는 브라운관(Cathod Ray Tube: CRT), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등으로 구현될 수 있다. 디스플레이(13)는 복수 개가 마련될 수 있다. 디스플레이(13)가 복수 개 마련되는 경우, 디스플레이(13)는 메인디스플레이 및 서브디스플레이를 포함할 수 있다.
일 예로, 메인디스플레이에는 초음파 진단 과정에서 얻어진 초음파 영상이 표시될 수 있고, 서브디스플레이에는 초음파 영상장치(1)의 동작과 관련된 사항이 표시될 수 있다.
본체(10)에는 입력장치(14)가 구비될 수 있다. 입력장치(14)는 키보드(keyboard), 풋스위치(foot switch), 또는 풋페달(foot pedal) 등의 형태로 마련될 수 있다.
입력장치(14)가 키보드인 경우, 본체(10)의 상부에 구비될 수 있다. 입력장치(14)가 풋스위치 또는 풋페달인 경우, 본체(10)의 하부에 마련될 수 있다. 사용자는 입력장치(14)를 통해 초음파 영상장치(1)의 동작을 제어할 수 있다.
초음파 프로브(20)는 홀더(11)에 의해 본체(10)에 거치될 수 있다. 사용자는 초음파 영상장치(1)를 사용하지 않을 때, 초음파 프로브(20)를 홀더(11)에 거치시켜 보관할 수 있다.
본체(10)에는 초음파 영상장치(1)를 이동시킬 수 있도록 이동장치(12)가 마련될 수 있다. 이동장치(12)는 본체(10)의 저면에 마련된 복수의 캐스터일 수 있다.
복수의 캐스터는 본체(10)를 특정 방향으로 주행시킬 수 있도록 정렬(allign)되거나, 자유롭게 이동 가능하게 구비되어 임의의 방향으로 이동 가능하게 구비되거나, 특정 위치에 정지되도록 록킹(locking)될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 프로브의 내부를 간략하게 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 초음파 프로브의 A-A′단면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 프로브(20)는 초음파 신호를 발생시키는 트랜스듀서(23)를 포함할 수 있다.
초음파 프로브(20)는 트랜스듀서(23)로부터 발생된 초음파 신호를 외부로 전달하도록 마련되는 렌즈(30)를 포함할 수 있다. 렌즈(30)는 초음파 신호를 집속시킬 수 있다.
렌즈(30)는 대상체의 음향 임피던스와 유사한 음향 임피던스 값을 가진 실리콘, 고무 등과 같은 물질로 구비될 수 있다. 렌즈(30)는 중앙부가 볼록한 곡면을 갖도록 형성되는 컨벡스 타입(Convex type)으로 구비되거나, 평평한 면을 갖는 리니어 타입(Linear type)으로 구비될 수 있다.
초음파 프로브(20)는 트랜스듀서(23)가 수용되고 렌즈(30)가 외부의 대상체와 접촉되도록 일측에 개구(21a)를 포함하는 케이스(21), 및 케이스(21)의 타측에 장착되는 핸들부(22)를 포함할 수 있다.
트랜스듀서(23)는 압전층(70), 압전층(70)의 전방에 배치되는 정합층(60), 압전층(70)의 후방에 배치되는 흡음층(50)을 포함할 수 있다.
일반적으로, 트랜스듀서(23)는 자성체의 자왜 효과를 이용하는 자왜초음파 트랜스듀서(Magnetostrictive Ultrasonic Transducer), 미세 가공된 수백 또는 수천 개의 박막의 진동을 이용하여 초음파를 송수신하는 정전용량형 미세가공초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer), 또는 압전 물질의 압전 효과를 이용한 압전초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer)를 포함할 수 있다.
이하부터는, 압전초음파 트랜스듀서를 본 발명에 따른 트랜스듀서(23)의 일 실시 예로 하여 설명하도록 한다.
소정의 물질에 기계적인 압력이 가해지면 전압이 발생하고, 전압이 인가되면 기계적인 변형이 일어나는 효과를 압전 효과 및 역압전 효과라 할 수 있고, 이런 효과를 가지는 물질을 압전 물질이라고 할 수 있다.
즉, 압전 물질은 전기 에너지를 기계적인 진동 에너지로, 기계적인 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 트랜스듀서(23)는 전기적 신호가 인가되면 이를 기계적인 진동으로 변환하여 초음파를 발생시키는 압전 물질로 이루어진 압전층(70), 및 압전층(70)의 후방에 배치되는 음향층(80)을 포함할 수 있다.
압전층(70)은 공진 현상을 이용하여 초음파를 발생시키는 구성으로서, 지르콘산티탄산연(PZT)의 세라믹, 아연니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZNT단결정, 및 마그네슘니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZMT단결정 등으로 형성될 수 있다.
압전층(70)을 단결정(Single Crystal)으로 형성함으로써, 대역폭(Band width)이 넓은 초음파 프로브(20)를 형성할 수 있고, 저주파 영역뿐만 아니라, 고주파 영역의 초음파 신호를 송수신할 수 있다.
또한, 트랜스듀서(23)를 채널 분할한 후, 분할된 트랜스듀서(23)의 곡률을 만드는 공정을 용이하게 수행할 수 있으며, 이에 따라, 초음파 프로브(20)의 형태에 제약을 받지 않을 수 있다.
압전층(70)은 초음파 발생 성능을 극대화 하기 위해 커프(kerf)의 형태로 구비될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
음향층(80)은 압전층(70)보다 높은 음향 임피던스를 가지도록 마련될 수 있다. 음향층(80)은 전기 전도성을 갖는 물질로 마련될 수 있다. 음향층(80)의 두께는 압전층(70)을 구성하는 압전 물질의 파장의 1/2, 1/4, 1/8 또는 1/16로 마련될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
음향층(80)은 음향반사판을 포함할 수 있다. 음향층(80)은 흡음층(50)의 전방에 배치될 수 있다. 음향층(80)은 흡음층(50)으로 진행하는 초음파를 전반사 시킬 수 있다. 이를 통해, 초음파 프로브(20)의 대역폭이 커지고 감도가 올라갈 수 있다.
음향층(80)은 초음파를 전반사 시킬 수 있도록 매우 높은 음향 임피던스를 갖는 재질로 마련될 수 있다. 예를 들면, 음향층(80)은 텅스텐 카바이드(Tungsten Carbide), 또는 그라파이트(Graphite) 복합 물질 중 적어도 하나의 재질로 마련될 수 있다.
압전층(70)의 전, 후면에는 전기적 신호가 인가될 수 있는 기판(40)이 형성될 수 있다. 기판(40)은 압전층(70)의 전방에 형성되는 접지기판(41), 및 압전층(70)의 후방에 형성되는 신호기판(42)을 포함할 수 있다.
접지기판(41)과 신호기판(42)을 포함하는 기판(40)은 각각 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)으로 마련될 수 있다.
트랜스듀서(23)는 전극(미 도시)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 압전층(70)의 후면에는 신호기판(42)과 전기적으로 연결되는 전극이 마련될 수 있고, 압전층(70)의 전면에는 접지기판(41)과 전기적으로 연결되는 전극이 마련될 수 있다.
다만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 압전층(70)의 전면에 형성되는 전극이 신호기판(42)과 전기적으로 연결될 수 있고, 압전층(70)의 후면에 형성되는 전극이 접지기판(41)과 전기적으로 연결될 수 있다.
트랜스듀서(23)는 정합층(60)을 포함할 수 있다. 정합층(60)은 압전층(70)에서 발생되는 초음파가 대상체에 최대한 전달되도록 압전층(70)과 대상체 사이의 음향 임피던스 차이를 감소시키는 역할을 할 수 있다.
정합층(60)은 압전층(70)과 대상체의 음향 임피던스 차이를 감소시켜 압전층(70)과 대상체의 음향 임피던스를 정합시킴으로써 압전층(70)에서 발생된 초음파가 대상체로 효율적으로 전달되도록 할 수 있다.
정합층(60)은 압전층(70)과 인접하게 배치될 수 있다. 정합층(60)은 압전층(70)의 전방에 위치될 수 있다. 정합층(60)은 압전층(70)의 음향 임피던스와 대상체의 음향 임피던스의 중간 값을 갖도록 구비될 수 있고, 유리 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
정합층(60)은 음향 임피던스가 압전층(70)으로부터 대상체를 향해 점진적으로 변화할 수 있도록 재질이 서로 다른 정합층(60)이 복수의 층으로 적층되어 구비될 수 있다.
정합층(60)은 제1정합층(61)과 제2정합층(62)을 포함할 수 있다. 복수의 정합층(60)은 서로 다른 재질로 마련될 수 있다.
트랜스듀서(23)는 흡음층(50)을 포함할 수 있다. 흡음층(50)은 압전층(70)과 인접하게 배치될 수 있다. 흡음층(50)은 압전층(70)의 후방에 위치될 수 있다.
흡음층(50)은 압전층(70)의 자유 진동을 억제하여 초음파의 펄스 폭을 감소시킬 수 있고, 초음파가 불필요하게 압전층(70)의 후방으로 전파되는 것을 차단하여 초음파 영상이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
흡음층(50)은 에폭시수지 및 텅스텐파우더 등이 추가된 고무를 포함하는 재질로 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 니들을 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 프로브(20)는 케이스(21)의 인근에서 대상체에 삽입되는 니들(90, Biopsy needle), 및 니들(90)을 가이드하도록 케이스(21)에 분리 가능하게 장착되는 니들가이드(91)를 포함할 수 있다.
다만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 니들가이드(91)는 핸들(22)에 분리 가능하게 장착될 수 있고, 케이스(21) 및 핸들(22)에 분리 가능하게 장착될 수 있다.
니들가이드(91)는 케이스(21) 또는 핸들(22)에 분리 가능하게 장착되도록 마련되는 장착부재(92)를 포함할 수 있다. 장착부재(92)는 신축성 있는 재질을 가지는 고무밴드를 포함할 수 있다. 장착부재(92)는 케이스(21) 또는 핸들(22)을 감쌀 수 있다.
다만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 장착부재(92)는 플라스틱 등으로 구성되는 브래킷을 포함할 수 있는 등, 플렉서블하게 구성되어 크기와 모양이 다양한 초음파 프로브(20)에 견고하게 체결될 수 있는 한도 내에서 다양하게 마련될 수 있다.
니들(90)은 대상체, 예컨대 인체의 구멍 등을 통해 대상체 내부의 병변이 있는 부위에 삽입되어 치료 또는 조직 검사를 위해 사용되는 의료용 바늘일 수 있다. 니들(90)은 예컨대, Clear track 또는 Virtual track 으로 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 트랜스듀서(23)는 니들(90)의 위치를 측정하도록 마련되는 센서유닛(100)을 포함할 수 있다.
니들(90)은 자화될 수 있고(magnetized), 센서유닛(100)은 자화된 니들(90)이 발생하는 자기장을 검출하도록 구성될 수 있다. 센서유닛(100)은 자회된 니들(90)의 위치를 검출하도록 마련되는 센서(110)를 포함할 수 있다. 센서(110)는 복수로 마련될 수 있다.
자화된 니들(90)은 소정 범위의 영역에 자기장(Magnetic field)을 형성할 수 있다. 센서유닛(100)은 지구의 자기장(earth's magnetic field), 및 임의의 다른 백그라운드 자기장(any other background magnetic field)과 함께, 니들(90)로부터 자기장을 감지할 수 있다.
초음파 영상장치(1, 도 1 참조)는 센서유닛(100)에 의해 검출된 필드로부터 트랜스듀서(23)와 관련된 니들(90)의 방향 및 위치를 결정할 수 있다. 이에 따라, 자기로 검출된 니들(90)의 위치는 초음파 이미지와 함께 디스플레이(13, 도 1 참조)에 디스플레이될 수 있다.
사용자는 디스플레이(13) 등을 통하여 니들(90)의 이동 거리를 용이하게 파악할 수 있으므로, 보다 안전하게 대상체의 채취 등의 작업이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 센서유닛(100)은 트랜스듀서(23)의 내부에 배치될 수 있다. 센서유닛(100)은 흡읍부재(51)의 내부에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 센서유닛(100)은 트랜스듀서(23)의 내부에 배치됨으로써, 트랜스듀서(23)의 내부의 공간을 확보할 수 있고, 센서유닛(100)을 트랜스듀서(23)의 외부에 장착하기 위한 별도의 마운팅케이스를 필요로 하지 않을 수 있어 초음파 프로브(20)의 제조 비용을 절감할 수 있다.
트랜스듀서(23)는 압전층(70, 도 3 참조)의 일측에 배치되는 접지기판(41), 및 접지기판(41)의 내측에 배치되도록 압전층(70)의 타측에 배치되는 신호기판(42)을 포함하는 기판(40)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 트랜스듀서(23)의 센서유닛(100)은 센서(110)가 분리 가능하게 장착되는 센서기판(120)을 포함할 수 있다. 센서기판(120)은 신호기판(42)의 내측에 배치될 수 있다.
트랜스듀서(23)는 흡음층(50)의 일측에 배치되는 흡음부재(51)를 포함할 수 있고, 센서기판(120)은 흡음부재(51) 및 신호기판(42) 사이에 배치될 수 있다. 신호기판(42)은 센서기판(120) 및 접지기판(41) 사이에 배치될 수 있다.
센서기판(120)은 복수로 마련될 수 있다. 센서기판(120)은 흡음부재(51)의 내부의 일측에 마련되는 제1센서기판(121), 및 제1센서기판(121)과 이격되도록 흡음부재(51)의 내부의 타측에 마련되는 제2센서기판(122)을 포함할 수 있다.
제1센서기판(121) 및 제2센서기판(122)이 이격되는 거리(S1)는 트랜스듀서(23)의 음향 파장의 10배 내지 60배일 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
센서(110)는 제1센서기판(121)에 장착되는 제1센서(111), 및 제2센서기판(122)에 장착되는 제2센서(112)를 포함할 수 있다. 제1센서(111)는 제1센서기판(121)에 이격되어 복수로 마련될 수 있고, 제2센서(112)는 제2센서기판(122)에 이격되어 복수로 마련될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
제1센서(111) 및 제2센서(112)는 서로 대향될 수 있다.
트랜스듀서(23)는 트랜스듀서(23)의 외측을 커버하도록 마련되는 커버부재(24)를 포함할 수 있다. 커버부재(24)는 CS필름을 포함할 수 있다. 센서유닛(100)은 트랜스듀서(23)의 내부에 배치됨으로써, 커버부재(24)에 의해 함께 커버될 수 있다.
초음파 프로브(20)는 트랜스듀서(23)로부터 발생된 초음파 신호를 외부로 전달하도록 마련되는 렌즈(30)를 포함할 수 있고, 따라서, 본 발명에 따른 트랜스듀서(23)는 렌즈(30, 도 3 참조)를 소독하는 소독제가 센서유닛(100)으로 침투되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 트랜스듀서(23)는 센서유닛(100)이 트랜스듀서(23)의 외부가 아닌 내부에 배치됨으로써, 렌즈(30)와 케이스(21)를 몰딩 공정으로 결합할 수 있다.
렌즈(30)와 케이스(21)를 접착제 등에 의한 접착 방식으로 결합하는 것과 달리, 렌즈(30)와 케이스(21)를 몰딩 공정으로 결합함에 따라, 초음파 프로브(20)의 제조 공정을 간소화할 수 있고, 불량 리스크를 감소할 수 있다.
트랜스듀서(23)는 센서유닛(100)의 자기장의 수신이 간섭되는 것을 방지하도록 비자성 재질을 가지는 음향층(80, 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 따라서, 센서유닛(100)이 트랜스듀서(23)의 내부에 배치되더라도, 음향층(80)에 의해 센서유닛(100)이 니들(90)의 자기장을 수신받는 것이 방해되지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 센서유닛(100a)은 트랜스듀서(23a)의 내부에 배치될 수 있다. 센서유닛(100a)은 흡음부재(51)의 내부에 배치될 수 있다.
이하, 제1실시 예에 따른 센서유닛(100, 도 5 참조)과 차이점을 중심으로 제2실시 예에 따른 센서유닛(100a)을 설명하기로 한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 트랜스듀서(23a)는 압전층(70, 도 3 참조)의 일측에 배치되는 접지기판(41), 및 접지기판(41)의 내측에 배치되도록 압전층(70)의 타측에 배치되는 신호기판(42)을 포함하는 기판(40)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 센서유닛(100a)은 센서(110a)가 분리 가능하게 장착되는 센서기판(120a)을 포함할 수 있다. 센서기판(120a)은 신호기판(42)의 내측에 배치될 수 있다.
센서기판(120a)은 흡음부재(51) 및 신호기판(42) 사이에 배치될 수 있다. 신호기판(42)은 센서기판(120a) 및 접지기판(41) 사이에 배치될 수 있다.
센서기판(120a)은 복수로 마련될 수 있다. 센서기판(120a)은 흡음부재(51)의 내부의 일측에 마련되는 제1센서기판(121a), 및 제1센서기판(121a)과 이격되도록 흡음부재(51)의 내부의 타측에 마련되는 제2센서기판(122a)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 제1센서기판(121a)과 제2센서기판(122a)이 이격되는 거리(S2)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 제1센서기판(121)과 제2센서기판(122)이 이격되는 거리(S1, 도 5 참조)보다 작을 수 있다.
센서(110a)는 제1센서기판(121a)에 장착되는 제1센서(111a), 및 제2센서기판(122a)에 장착되는 제2센서(112a)를 포함할 수 있다.
제1센서(111a) 및 제2센서(112a)는 신호기판(42)을 향하도록 흡음부재(51)의 내측면에 인접하게 배치될 수 있다. 센서(110a)는 센서기판(120a) 및 신호기판(42) 사이에 배치되도록 센서기판(120a)에 장착될 수 있다.
트랜스듀서(23a)는 트랜스듀서(23a)의 외측을 커버하도록 마련되는 커버부재(24)를 포함할 수 있다. 커버부재(24)는 CS필름을 포함할 수 있다. 센서유닛(100a)은 트랜스듀서(23a)의 내부에 배치됨으로써, 커버부재(24)에 의해 함께 커버될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 센서유닛(100b)은 트랜스듀서(23b)의 내부에 배치될 수 있다. 센서유닛(100b)은 흡음부재(51)의 내부에 배치될 수 있다.
이하, 제2실시 예에 따른 센서유닛(100a, 도 6 참조)과 차이점을 중심으로 제3실시 예에 따른 센서유닛(100b)을 설명하기로 한다.
본 발명의 제3실시 예에 따른 트랜스듀서(23b)는 압전층(70, 도 3 참조)의 일측에 배치되는 접지기판(41), 및 접지기판(41)의 내측에 배치되도록 압전층(70)의 타측에 배치되는 신호기판(42)을 포함하는 기판(40)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제3실시 예에 따른 센서유닛(100b)은 센서(110b)가 분리 가능하게 장착되는 센서기판(120b)을 포함할 수 있다. 센서기판(120b)은 신호기판(42)의 내측에 배치될 수 있다.
센서기판(120b)은 흡음부재(51) 및 센서(110b) 사이에 배치될 수 있다. 신호기판(42)은 센서(110b) 및 접지기판(41) 사이에 배치될 수 있다.
센서기판(120b)은 복수로 마련될 수 있다. 센서기판(120b)은 흡음부재(51)의 내부의 일측에 마련되는 제1센서기판(121b), 및 제1센서기판(121b)과 이격되도록 흡음부재(51)의 내부의 타측에 마련되는 제2센서기판(122b)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제3실시 예에 따른 제1센서기판(121b)과 제2센서기판(122b)이 이격되는 거리(S2)는 본 발명의 제2실시 예에 따른 제1센서기판(121a)과 제2센서기판(122a)이 이격되는 거리(S2)와 같을 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
센서(110b)는 제1센서기판(121b)에 장착되는 제1센서(111b), 및 제2센서기판(122b)에 장착되는 제2센서(112b)를 포함할 수 있다.
제1센서(111b) 및 제2센서(112b)는 신호기판(42)을 향하도록 흡음부재(51)의 내측면에 인접하게 배치될 수 있다. 센서(110b)는 센서기판(120b) 및 신호기판(42) 사이에 배치되도록 센서기판(120b)에 장착될 수 있다.
본 발명의 제3실시 예에 따른 센서유닛(100b)은 센서기판(120b)의 내측면에 배치되는 방열시트(130)를 포함할 수 있다. 방열시트(130)는 흡음부재(51) 및 센서기판(120b) 사이에 배치되도록 센서기판(120b)에 접촉할 수 있다. 방열시트(130)는 센서기판(120b)의 내측면에 배치될 수 있다.
센서유닛(100b)은 방열시트(130)가 센서(110b)를 방열하도록 방열시트(130)와 연결되는 스테빌라이저(140)를 포함할 수 있다. 스테빌라이저(140)는 흡음부재(51)의 일단부에 배치될 수 있다. 스테빌라이저(140)는 흡음부재(51)의 하단부에 배치될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
제3실시 예에 따른 트랜스듀서(23b)는 센서기판(120b)과 접촉하는 방열시트(130), 및 방열시트(130)와 연결되는 스테빌라이저(140)를 포함함으로써, 발열하는 센서(110b)를 방열할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시 예에 따른 센서유닛(100c)은 트랜스듀서(23c)의 내부에 배치될 수 있다. 센서유닛(100c)은 흡음부재(51)의 내부에 배치될 수 있다.
이하, 제1실시 예에 따른 센서유닛(100, 도 5 참조)과 차이점을 중심으로 제4실시 예에 따른 센서유닛(100c)을 설명하기로 한다.
본 발명의 제4실시 예에 따른 트랜스듀서(23c)는 압전층(70, 도 3 참조)의 일측에 배치되는 접지기판(41), 및 접지기판(41)의 내측에 배치되도록 압전층(70)의 타측에 배치되는 신호기판(42)을 포함하는 기판(40)을 포함할 수 있다. 센서(110c)는 신호기판(42)에 분리 가능하게 장착될 수 있다.
센서(110c)는 흡음부재(51)의 내부의 일측에 배치되는 신호기판(42)에 장착되는 제1센서(111c), 및 흡음부재(51)의 내부의 타측에 배치되는 신호기판(42)에 장착되는 제2센서(112c)를 포함할 수 있다.
센서(110c)는 신호기판(42)에 이격되어 복수로 마련될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
제1센서(111c) 및 제2센서(112c)는 서로 대향될 수 있다. 센서(110c)는 흡음부재(51) 및 신호기판(42) 사이에 배치되도록 신호기판(42)에 장착될 수 있다. 센서(110c)는 신호기판(42)의 내측면에 분리 가능하게 장착될 수 있다.
본 발명의 제4실시 예에 따른 트랜스듀서(23c)는 센서(110c)가 신호기판(42)에 장착됨으로써, 본 발명의 제1실시 예에 따른 트랜스듀서(23)와 달리 센서(110c)를 장착하기 위한 별도의 센서기판(120, 도 5 참조)을 필요로 하지 않을 수 있어, 기판(40)의 수를 줄일 수 있고, 초음파 프로브(20c)의 제조 비용을 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제4실시 예에 따른 신호기판(42)은 본 발명의 제1실시 예에 따른 신호기판(42) 및 센서기판(120, 도 5 참조)의 기능을 함께 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제5실시 예에 따른 초음파 프로브에 있어서, 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시 예에 따른 센서유닛(100d)은 트랜스듀서(23d)의 내부에 배치될 수 있다. 센서유닛(100d)은 흡음부재(51)의 내부에 배치될 수 있다.
이하, 제4실시 예에 따른 센서유닛(100c, 도 8 참조)과 차이점을 중심으로 제5실시 예에 따른 센서유닛(100d)을 설명하기로 한다.
본 발명의 제5실시 예에 따른 트랜스듀서(23d)는 압전층(70, 도 3 참조)의 일측에 배치되는 접지기판(41d)을 포함하는 기판(40d)을 포함할 수 있다. 센서(110d)는 접지기판(41d)에 분리 가능하게 장착될 수 있다.
센서(110d)는 흡음부재(51)의 내부의 일측에 배치되는 접지기판(41d)에 장착되는 제1센서(111d), 및 흡음부재(51)의 내부의 타측에 배치되는 접지기판(41d)에 장착되는 제2센서(112d)를 포함할 수 있다.
센서(110d)는 접지기판(41d)에 이격되어 복수로 마련될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
제1센서(111d) 및 제2센서(112d)는 서로 대향될 수 있다. 센서(110d)는 흡음부재(51) 및 접지기판(41d) 사이에 배치되도록 접지기판(41d)에 장착될 수 있다. 센서(110d)는 접지기판(41d)의 내측면에 분리 가능하게 장착될 수 있다.
본 발명의 제5실시 예에 따른 트랜스듀서(23d)는 센서(110d)가 접지기판(41d)에 장착됨으로써, 본 발명의 제4실시 예에 따른 트랜스듀서(23c, 도 8 참조)와 달리 센서(110d)를 장착하기 위한 별도의 신호기판(42, 도 8 참조)을 필요로 하지 않을 수 있어, 기판(40d)의 수를 보다 줄일 수 있고, 초음파 프로브(20d)의 제조 비용을 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제5실시 예에 따른 접지기판(41d)은 본 발명의 제4실시 예에 따른 신호기판(42) 및 접지기판(41)의 기능을 함께 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제6실시 예에 따른 초음파 프로브와 위치검출유닛이 송 수신하는 모습을 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6실시 예에 따른 초음파 프로브(20e)는 위치검출유닛(200)을 포함할 수 있다.
위치검출유닛(200)은 초음파 프로브(20e)의 내부에 배치되는 센서유닛(100e)을 포함하는 제1위치검출유닛(210)을 포함할 수 있다. 본 발명의 제6실시 예에 따른 센서유닛(100e)은 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서유닛(100, 도 5 참조)과 같을 수 있다.
위치검출유닛(200)은 초음파 영상장치(1, 도 1 참조)와 연결되는 제2위치검출유닛(220)을 포함할 수 있다. 제2위치검출유닛(220)은 자기장을 발생하는 필드제너레이터(300)를 포함할 수 있다.
즉, 제1위치검출유닛(210)은 센서유닛(100e)을 포함할 수 있고, 제2위치검출유닛(220)은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자화된 니들(90, 도 4 참조)과 같이 자기장을 발생하는 필드제너레이터(300)를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제6실시 예에 따른 초음파 프로브(20e)는 센서유닛(100e)과 필드제너레이터(300)를 통해 초음파 프로브(20e)의 위치를 검출할 수 있다.
일반적으로, 초음파 영상장치(1)를 통해 획득한 초음파 영상은 다른 의료 영상장치로부터 획득된 의료 영상과 정합될 수 있다. 영상 정합(image registration)은 서로 다른 영상을 변형하여 하나의 좌표계에 나타내는 처리 기법에 해당할 수 있다.
영상 정합은 둘 이상의 영상들을 한 장의 합성된 영상으로 재구성하는 것을 의미할 수 있으며, 사용자는 영상 정합 기술을 이용하여, 서로 다른 영상들이 어떻게 대응되는지 파악할 수 있다.
의료 영상을 이용한 진단 분야에서, 환부의 영상을 시간에 따라 비교하거나, 정상인 조직의 영상과 비교하기 위해서, 영상 정합 기술이 이용될 수 있다.
또한, 서로 다른 영상 획득 방식(modality)들 간의 장점 또는 단점이 보완된 영상을 진단에 이용하기 위해서, 획득된 영상들을 같은 공간에 나타내어 비교하여 볼 수 있게 하는 영상 정합 기술이 이용될 수 있다.
이러한 의료 영상 정합을 위해서, 초음파 프로브(20e)의 위치 정보를 획득하는 위치검출유닛(200)이 사용될 수 있고, 제1위치검출유닛(210)이 초음파 프로브(20e)에 장착되어 초음파 프로브(20e)의 위치를 감지해야 영상 정합을 위한 위치 정보를 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제6실시 예에 따른 필드제너레이터(300)를 포함하는 제2위치검출유닛(220)은 초음파 영상장치(1)의 외부에 마련될 수 있으며, 케이블 등에 연결되어 초음파 영상장치(1)와 물리적으로 결합될 수 있다.
필드제너레이터(300)는 센서유닛(100e)을 포함하는 제1위치검출유닛(210)의 좌표 정보가 결정되기 위한 기준점의 역할을 하는 것으로, 필드제너레이터(300)를 기준으로 센서유닛(100e)이 공간 상의 어떤 좌표 상에 있는지 결정될 수 있다.
즉, 필드제너레이터(300)는 센서유닛(100e)이 위치하는 영역으로부터 소정 범위 내에 자기장을 발생시킬 수 있다. 센서유닛(100e)은 필드제너레이터(300)에 의해 형성된 자기장을 검출할 수 있고, 3차원 공간 속에서 검출된 위치 정보를 초음파 영상장치(1)에 제공할 수 있다.
다만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 초음파 프로브(20e)의 내부에 배치되는 제1위치검출유닛(210)은 필드제너레이터(300)를 포함할 수 있고, 초음파 영상장치(1)의 외부에 배치되는 제2위치검출유닛(220)은 센서유닛(100e)을 포함할 수 있다.
즉, 필드제너레이터(300)는 초음파 프로브(20e)의 내부에 배치될 수 있고, 센서유닛(100e)은 초음파 프로브(20e)의 외부에 배치될 수 있다.
이 경우, 필드제너레이터(300)를 포함하는 제1위치검출유닛(210)은 센서유닛(100e)을 포함하는 제2위치검출유닛(220)이 위치하는 영역으로부터 소정 범위 내에 자기장을 발생시킬 수 있다.
센서유닛(100e)을 포함하는 제2위치검출유닛(220)은 필드제너레이터(300)를 포함하는 제1위치검출유닛(210)에 의해 형성된 자기장을 검출할 수 있고, 3차원 공간 속에서 검출된 위치 정보를 초음파 영상장치(1)에 제공할 수 있다.
이상 특정 실시 예에 의하여 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시 예에 한정되는 것이 아니다.
특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시 예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

Claims (14)

  1. 케이스;
    초음파를 발생하도록 상기 케이스의 내부에 배치되는 트랜스듀서;
    상기 케이스의 인근에서 대상체에 삽입되는 니들; 및
    상기 니들의 위치를 측정하도록 마련되는 센서를 포함하고 상기 트랜스듀서의 내부에 배치되는 센서유닛;을 포함하고,
    상기 트랜스듀서는 초음파를 발생하도록 구성되는 압전층, 상기 압전층으로부터 발생되는 초음파를 흡수하도록 상기 압전층의 일측에 배치되는 흡음층, 및 상기 흡음층의 일측에 배치되는 흡음부재를 포함하고,
    상기 센서유닛은 상기 흡음부재의 내부에 배치되는 초음파 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 자화된 니들이 발생하는 자기장을 통해 상기 자화된 니들의 위치를 측정하도록 구성되는 초음파 프로브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는 상기 압전층의 일측에 배치되는 접지기판, 및 상기 접지기판의 내측에 배치되도록 상기 압전층의 타측에 배치되는 신호기판을 더 포함하고,
    상기 센서유닛은 상기 센서가 장착되도록 상기 신호기판의 내측에 배치되는 센서기판을 더 포함하는 초음파 프로브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는 상기 압전층에 인접하게 배치되는 신호기판을 더 포함하고,
    상기 센서는 상기 신호기판의 내측면에 장착되는 초음파 프로브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는 상기 압전층에 인접하게 배치되는 접지기판을 더 포함하고,
    상기 센서는 상기 접지기판의 내측면에 장착되는 초음파 프로브.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 센서기판은 상기 흡음부재의 내부의 일측에 마련되는 제1센서기판, 및 상기 제1센서기판과 이격되도록 상기 흡음부재의 내부의 타측에 마련되는 제2센서기판을 포함하는 초음파 프로브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서는 상기 제1센서기판에 장착되는 제1센서, 및 상기 제2센서기판에 장착되는 제2센서를 포함하고,
    상기 제1센서 및 상기 제2센서는 서로 대향되는 초음파 프로브.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 센서는 상기 제1센서기판에 장착되는 제1센서, 및 상기 제2센서기판에 장착되는 제2센서를 포함하고,
    상기 제1센서 및 상기 제2센서는 상기 신호기판을 향하도록 상기 흡음부재의 내측면에 인접하게 배치되는 초음파 프로브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서유닛은 상기 센서기판의 내측면에 배치되는 방열시트를 더 포함하는 초음파 프로브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센서유닛은 상기 방열시트가 상기 센서를 방열하도록 상기 방열시트와 연결되고 상기 흡음부재의 일단부에 배치되는 스테빌라이저를 더 포함하는 초음파 프로브.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 센서유닛은 소독제가 상기 센서유닛으로 침투되는 것을 방지하도록 상기 트랜스듀서의 외측을 커버하는 커버부재의 내측에 배치되는 초음파 프로브.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1센서기판 및 상기 제2센서기판이 이격되는 거리는 상기 트랜스듀서의 음향 파장의 10배 내지 60배인 초음파 프로브,
  13. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스듀서로부터 발생된 초음파 신호를 외부로 전달하도록 마련되는 렌즈를 더 포함하고,
    상기 렌즈와 상기 케이스는 몰딩 공정으로 결합되는 초음파 프로브.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는 상기 센서유닛의 자기장의 수신이 간섭되는 것을 방지하도록 비자성 재질을 가지는 음향층을 더 포함하는 초음파 프로브.
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