WO2021167274A1 - 초음파 프로브 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2021167274A1
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sound absorbing
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정진우
김지수
박중현
전성재
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삼성메디슨 주식회사
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Definitions

  • an ultrasound probe for generating an image of an inside of an object by using ultrasound, and more particularly, to a multi-row ultrasound probe and a method of manufacturing the same.
  • An ultrasound imaging device irradiates an ultrasound signal from a body surface of an object toward a target site in the body, and uses information of the reflected ultrasound signal (ultrasound echo signal) to obtain an image of a tomography or blood flow of a soft tissue non-invasively.
  • the ultrasound imaging device is compact, inexpensive, and can be displayed in real time. And, since there is no exposure to radiation, and there is an advantage of high stability, it is widely used for diagnosis of the heart, abdomen, urology and obstetrics and gynecology.
  • the ultrasound imaging apparatus transmits an ultrasound signal to an object to obtain an ultrasound image of the object, and uses an ultrasound probe for receiving an ultrasound echo signal reflected from the object and an ultrasound echo signal received from the ultrasound probe to image the inside of the object. body that creates it.
  • the focus is physically fixed by the curvature of the lens, so there is a limitation in the focal range.
  • the multi-row probe can adjust the focus area physically or timely, so that high-resolution images can be realized in a wider area. Accordingly, in recent years, multi-row probes of 1.25D (3 Row) or higher have been replaced with 1D (1 Row) probes.
  • One aspect of the present invention provides an ultrasonic probe including a plurality of piezoelectric elements forming a plurality of columns along an elevation direction, and a method of manufacturing the same.
  • One aspect of the present invention provides an ultrasonic probe having a structure that is easy to manufacture and can prevent performance degradation.
  • the ultrasonic probe according to the spirit of the present invention includes a plurality of sound absorbing bodies forming a sound absorbing layer, at least one ground connection part joined between the sound absorbing bodies, and at least one center connection part joined between the sound absorbing bodies and having an electrode.
  • a plurality of side connection parts and the ground connection part and the ground connection part, which are joined between the sound absorbing bodies and disposed outside the center connection part and having an electrode, are disposed in front of the sound absorbing layer so as to be electrically connected to the center connection part and the side connection part It may include a plurality of piezoelectric bodies.
  • a plurality of electrode layers may be formed on the surface of the sound absorbing layer.
  • the electrode layer includes at least one first electrode layer electrically connected to the ground connection part, and a plurality of second electrode layers electrically connected to the side connection part;
  • It may include at least one third electrode layer electrically connected to the center connection part.
  • Each of the first electrode layer, the second electrode layer, and the third electrode layer may be formed separately, and the second electrode layer and the third electrode layer may be electrically connected to the piezoelectric body at a lower end of the piezoelectric body.
  • the center connection part may include a second center connection part spaced apart from the first center connection part as a second center connection part having a first center connection part and an electrode formed not to face the electrodes of the first center connection part.
  • the side connection part may include a first side connection part and a second side connection part, and the electrode of the first side connection part and the electrode of the second side connection part may be formed to face each other.
  • the first side connection part is disposed between the first center connection part and the ground connection part adjacent to the first center connection part, and the second side connection part is between the second center connection part and the ground connection part adjacent to the second center connection part.
  • the piezoelectric bodies electrically connected to the first center connection part and the second center connection part and the piezoelectric bodies electrically connected to the side connection part may be separated.
  • a mounting groove may be formed in the sound absorbing layer, and the piezoelectric body may be inserted into the mounting groove.
  • the second electrode layer and the third electrode layer may be formed on a bottom surface of the mounting groove.
  • the mounting groove includes a first separation groove formed on both sides of the mounting groove to separate the first electrode layer and the second electrode layer, and a bottom surface of the mounting groove to separate the second electrode layer and the third electrode layer. It may include a second separation groove that becomes.
  • a bottom surface of the first separation groove and a bottom surface of the second separation groove may be formed to be positioned below the second electrode layer and the third electrode layer.
  • An ultrasonic probe includes a sound absorbing layer formed by arranging a plurality of sound absorbing bodies, and a piezoelectric body bonded to the sound absorbing layer in a direction perpendicular to the arrangement direction of the sound absorbing body, wherein the piezoelectric body includes a plurality of a center piezoelectric body and a plurality of side piezoelectric bodies separated from the center piezoelectric body and disposed on the side of the center piezoelectric body, wherein the sound absorbing layer includes a first center connection part for transmitting a signal to some of the plurality of center piezoelectric bodies; a second center connection part for transmitting a signal to the plurality of center piezoelectric bodies that do not receive a signal from the first center connection part among a plurality of center piezoelectric bodies, and a second center connection part provided outside the first center connection part and the second center connection part It may include a plurality of side connection parts for transmitting a signal to the side piezoelectric body
  • a switch may further include a switch to control the signal transmitted to the plurality of side piezoelectric bodies through the plurality of side connection parts, and in an open state, the signal is not transmitted to the plurality of side piezoelectric bodies, and the switch is closed In this state, a signal may be transmitted to the plurality of side piezoelectric bodies.
  • the ultrasonic probe manufacturing method provides a plurality of sound absorbing bodies to form a sound absorbing layer, and a plurality of electrodes arranged to be spaced apart from each other in a first center connection part joined between the plurality of sound absorbing bodies.
  • An electrode is formed in a plurality of side connection parts disposed outside, a plurality of ground connection parts disposed outside the side connection part are provided, and the first center connection part, the second center connection part, the plurality of side connection parts and the plurality of ground connection parts are provided. It may include bonding the ground connection portion of the sound absorbing body between the sound absorbing body to form the sound absorbing layer.
  • a mounting groove is formed on one surface of the sound absorbing layer, and an electrode layer electrically connected to the ground connection part, the first center connection part, the second center connection part and the side connection part is formed on one surface of the sound absorbing layer in which the mounting groove is formed.
  • Separating the electrode layer may include forming a plurality of first separation grooves between the ground connection part and the side connection part to form a first electrode layer electrically connected to the ground connection part.
  • the piezoelectric body is coupled to the electrode layer and separated from each other while forming a second electrode layer and a third electrode layer separated from each other to form a plurality of piezoelectric bodies electrically connected to the second electrode layer or the third electrode layer, respectively. and forming a plurality of second separation grooves between the side connection part or between the second center connection part and the side connection part.
  • a plurality of second separation grooves are formed in the electrode layer to form a second electrode layer and a third electrode layer separated from each other, and a plurality of third separation grooves are formed in the piezoelectric body to correspond to the second separation groove formed in the electrode layer, , and inserting the piezoelectric body into the mounting groove so that the second separation groove and the third separation groove face each other.
  • connection operation can be facilitated and performance degradation due to poor connection can be prevented.
  • the sound-absorbing layer provided with the electrode can be independently manufactured, and other parts can be easily assembled thereto to manufacture the ultrasonic probe, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturing can be facilitated.
  • FIG. 1 is a perspective view of an ultrasound imaging apparatus according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of the ultrasound probe shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the auxiliary line X-X' shown in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the sound-absorbing layer shown in FIG.
  • FIG 5 is a cross-sectional view showing an electrode on the plane in the lateral direction (L) and in the elevation direction (E).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasound probe according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a part of a circuit of the ultrasound probe shown in FIG. 2 .
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a part of a circuit in the ultrasound probe shown in FIG. 6 according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a part of a circuit in the ultrasound probe shown in FIG. 6 according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the ultrasound probe shown in FIG. 2 .
  • FIG. 11 is a view illustrating a state in which a mounting groove is formed in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • FIG. 12 is a view illustrating a state in which an electrode layer is formed in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • FIG. 13 is a view illustrating a state in which a first separation groove is formed in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • FIG. 14 is a view illustrating a state in which a piezoelectric body is provided in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • FIG. 15 is a view illustrating a state in which a second separation groove is formed in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • 16 is a flowchart illustrating another method of manufacturing the ultrasound probe shown in FIG. 2 .
  • FIG. 17 is a view illustrating a state in which a third separation groove is formed in the manufacturing process of FIG. 16 .
  • first may be referred to as a second component
  • second component may also be referred to as a first component.
  • the term “and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • the identification code is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of each step, and each step may be performed differently from the specified order unless the specific order is clearly stated in the context. have.
  • FIG. 1 is a perspective view of an ultrasound imaging apparatus according to an exemplary embodiment
  • the ultrasound imaging apparatus 10 transmits an ultrasound signal to an object, receives an echo ultrasound signal from the object and converts it into an electrical signal, and generates an ultrasound image based on the ultrasound signal. and a body 200 .
  • the main body 200 may be connected to the ultrasound probe 100 through a wired communication network or a wireless communication network.
  • the main body 200 may be a workstation including the display 300 and the input device 400 .
  • the ultrasonic probe 100 is provided in the housing h to irradiate ultrasonic waves to the object, receive echo ultrasonic waves reflected from the object, and the transducer module 110 for mutually converting electrical signals and ultrasonic waves, and the main body 200. It is physically coupled with a female connector and includes a male connector 130 for transmitting and receiving signals to and from the main body 200, and a cable 120 connecting the male connector 130 and the transducer module 110. do.
  • the object may be a living body of a human or an animal, or an in-vivo tissue such as blood vessels, bones, muscles, etc., but is not limited thereto, and may be any object whose internal structure can be imaged by the ultrasound imaging apparatus 10 . have.
  • the ultrasonic probe 100 is connected to the main body 200 through a wireless communication network to receive various signals necessary for controlling the ultrasonic probe 100 or analog signals corresponding to the echo ultrasonic signals received by the ultrasonic probe 100 .
  • a digital signal may be transmitted.
  • the wireless communication network refers to a communication network capable of wirelessly transmitting and receiving signals.
  • the echo ultrasound is ultrasound reflected from an object irradiated with ultrasound, and has various frequency bands or energy intensities for generating various ultrasound images according to a diagnosis mode.
  • the transducer module 110 may generate ultrasonic waves according to the applied AC power. Specifically, the transducer module 110 may receive AC power from an external power supply device or an internal power storage device, for example, a battery. The vibrator of the transducer module 110 may generate ultrasonic waves by vibrating according to the supplied AC power.
  • Three directions forming a right angle with respect to the center of the transducer module 110 may be defined as an axial direction (A), a lateral direction (L), and an elevation direction (E), respectively.
  • the direction in which the ultrasonic waves are irradiated is defined as the axial direction (A)
  • the direction in which the transducer module 110 forms a horizontal row is defined as the lateral direction (L)
  • the axial direction (A) and the lateral direction The other direction perpendicular to L) can be defined as the elevation direction (E).
  • the transducer module 110 may also form a plurality of rows in the elevation direction E, and in this case, a multi-row array arrangement may be formed.
  • the cable 120 is connected to the transducer module 110 at one end and the male connector 130 at the other end, thereby connecting the transducer module 110 and the male connector 130 .
  • the male connector 130 may be connected to the other end of the cable 120 to be physically coupled to the female connector 201 of the main body 200 .
  • the male connector 130 transmits an electrical signal generated by the transducer module 110 to the physically coupled female connector 201 , or transmits a control signal generated by the main body 200 from the female connector 201 .
  • the ultrasound probe 100 when the ultrasound probe 100 is implemented as the wireless ultrasound probe 100, the cable 120 and the male connector 130 may be omitted, and a separate wireless communication module (The ultrasonic probe 100 and the main body 200 may transmit/receive signals through (not shown), but it is not necessarily limited to the shape of the ultrasonic probe 100 shown in FIG. 1 .
  • the main body 200 may perform wireless communication with the ultrasound probe 100 through at least one of a short-range communication module and a mobile communication module.
  • the short-range communication module refers to a module for short-range communication within a predetermined distance.
  • short-distance communication technologies include wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi Direct, UWB (Ultra wideband), and infrared communication (IrDA). ; Infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC (Near Field Communication), etc. may be there, but is not limited thereto.
  • the mobile communication module may transmit/receive a wireless signal to/from at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network.
  • the radio signal means a signal including various types of data. That is, the main body 200 may transmit and receive signals including various types of data with the ultrasound probe 100 through at least one of a base station and a server.
  • the main body 200 may transmit and receive signals including various types of data with the ultrasound probe 100 through a base station on a mobile communication network such as 3G or 4G.
  • the main body 200 may exchange data with a hospital server connected through a picture archiving and communication system (PACS) or other medical devices in the hospital.
  • the main body 200 may send and receive data according to a digital imaging and communications in medicine (DICOM) standard, and there is no limitation.
  • DICOM digital imaging and communications in medicine
  • the main body 200 may exchange data with the ultrasound probe 100 through a wired communication network.
  • the wired communication network refers to a communication network capable of sending and receiving signals through a wired network.
  • the main body 200 may send and receive various signals to and from the ultrasound probe 100 using a wired communication network such as Peripheral Component Interconnect (PCI), PCI-express, and Universal Serial Bus (USB). It is not limited.
  • PCI Peripheral Component Interconnect
  • PCI-express PCI-express
  • USB Universal Serial Bus
  • the main body 200 of the ultrasound imaging apparatus 10 may include a display 300 and an input unit 400 .
  • the input unit 400 may receive various control commands as well as setting information regarding the ultrasound probe 100 from the user.
  • Setting information about the ultrasound probe 100 includes gain information, zoom information, focus information, time gain compensation (TGC) information, depth information, frequency information, and power information, frame average information, and dynamic range information.
  • TGC time gain compensation
  • the setting information about the ultrasound probe 100 is not limited thereto, and includes various information that can be set for capturing an ultrasound image.
  • This information is transmitted to the ultrasound probe 100 through a wireless communication network or a wired communication network, and the ultrasound probe 100 may be set according to the received information.
  • the main body 200 may receive various control commands, such as an ultrasound signal transmission command, from a user through the input unit 400 , and transmit them to the ultrasound probe 100 .
  • the input unit 400 may be implemented as a keyboard, a foot switch, or a foot pedal method.
  • the keyboard may be implemented in hardware.
  • Such a keyboard may include at least one of a switch, a key, a joystick, and a trackball.
  • the keyboard may be implemented in software such as a graphical user interface. In this case, the keyboard may be displayed through the display 300 .
  • a foot switch or a foot pedal may be provided under the body 200 , and a user may control an operation of the ultrasound imaging apparatus 10 using the foot pedal.
  • the display 300 is a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode (OLED), etc., in various known methods. It may be implemented, but is not limited thereto.
  • CTR cathode ray tube
  • LCD liquid crystal display
  • LED light emitting diode
  • PDP plasma display panel
  • OLED organic light emitting diode
  • the display 300 may display an ultrasound image of a target region inside the object.
  • the ultrasound image displayed on the display 300 may be a 2D ultrasound image or a 3D stereoscopic ultrasound image, and various ultrasound images may be displayed according to the operation mode of the ultrasound imaging apparatus 10 .
  • the display 300 may display information about the operating state of the ultrasound probe 100 as well as menus or guides required for ultrasound diagnosis.
  • the ultrasound image includes an A-mode (Amplitude mode, A-mode) image, a B-mode (Brightness Mode; B-Mode) image, and an M-mode (Motion Mode; M-mode) image, as well as a C (Color) image. )-mode images and D (Doppler)-mode images.
  • A-mode Amplitude mode, A-mode
  • B-mode Brightness Mode; B-Mode
  • M-mode Motion Mode
  • C Color
  • D Doppler
  • the A-mode image refers to an ultrasound image indicating the size of an ultrasound signal corresponding to the echo ultrasound signal
  • the B-mode image refers to an ultrasound image indicating the brightness of the ultrasound signal corresponding to the echo ultrasound signal.
  • the mode image refers to an ultrasound image representing the movement of an object according to time at a specific location.
  • the D-mode image refers to an ultrasound image representing a moving object in the form of a waveform using the Doppler effect
  • the C-mode image refers to an ultrasound image representing the moving object in the form of a color spectrum.
  • the display 300 when the display 300 is implemented as a touch screen type, the display 300 may also perform the function of the input unit 400 . That is, the main body 200 may receive various commands from the user through at least one of the display 300 and the input unit 400 .
  • a voice recognition sensor may be provided in the body 200 to receive a voice command from a user.
  • the configuration of the ultrasound probe 100 will be described in more detail with a focus on the structure of the transducer module 110 .
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of the ultrasound probe shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the auxiliary line X-X' shown in FIG. 2 .
  • 4 is an exploded perspective view showing the sound-absorbing layer shown in FIG. 5 is a cross-sectional view showing an electrode on the plane in the lateral direction (L) and in the elevation direction (E).
  • the ultrasonic probe 100 illustrated in FIGS. 2 to 5 may include a sound absorbing layer 500 and a piezoelectric body 600 .
  • the sound absorbing layer 500 may be disposed behind the piezoelectric body 600 .
  • the sound absorbing layer 500 suppresses free vibration of the piezoelectric body 600 to reduce the pulse width of ultrasonic waves, and blocks unnecessary propagation of ultrasonic waves to the rear of the piezoelectric body 600 to prevent image distortion.
  • the sound absorbing layer 500 may include a sound absorbing body 510 .
  • the sound absorbing body 510 may include a plurality of sound absorbing bodies 511 , 512 , 513 , 514,515 , 516 and 517 , and the sound absorbing layer 500 may be formed by bonding the sound absorbing bodies 510 .
  • the plurality of sound absorbing bodies 510 may be arranged and stacked in the elevation direction (E).
  • the sound absorbing layer 500 may be formed of a material including rubber to which an epoxy resin and tungsten powder are added.
  • a piezoelectric body 600 may be provided on the front surface of the sound absorbing layer 500 . That is, the piezoelectric body 600 may be provided on one surface of the sound absorbing layer 500 in a direction perpendicular to the direction in which the sound absorbing bodies 510 are arranged.
  • the piezoelectric body 600 may include a plurality of piezoelectric bodies 600 .
  • a mounting groove 520 may be formed on the front surface of the sound absorbing layer 500 , and the piezoelectric body 600 may be inserted into the mounting groove 520 .
  • the mounting groove 520 may be concavely formed on the front surface of the sound absorbing layer 500 in a shape corresponding to the piezoelectric body 600 so that the piezoelectric body 600 can be inserted.
  • the piezoelectric body 600 may be used in multiple channels by being provided in a form in which a plurality of piezoelectric bodies 600 are arranged in an array shape. Specifically, the plurality of piezoelectric bodies separated by the plurality of separation grooves 530 extending in the lateral direction (L) may be arranged in the elevation direction, and a plurality of cuffs (E) extending in the elevation direction (E) by dicing ( A plurality of piezoelectric bodies 600 separated by 540 may be arranged in the lateral direction (L). A cuff 540 may also be formed in the region B in FIG. 2 , but the illustration thereof is omitted.
  • the cuff 540 may be formed at a position where the dividing line d of FIG. 5 is shown. Therefore, in FIG. 5 , the dividing line d and the cuff 540 may be recognized as the same.
  • a plurality of piezoelectric bodies 600 disposed in a region between two adjacent cuffs d (hereinafter referred to as “column C”) may be arranged in the elevation direction E, and in each of the plurality of columns C
  • the piezoelectric body 600 may be arranged in the elevation direction E, and the piezoelectric body 600 array in the elevation direction E may be the same in each of the plurality of columns C.
  • the piezoelectric body 600 , the electrode layer 700 , and the acoustic matching layer 800 which will be described later, may be separated by the cuff 540 .
  • the ultrasound probe 100 may include at least one center connection part 550 , a plurality of side connection parts 560 , and at least one ground connection part 570 .
  • the center connection part 550 and the side connection part 560 may be bonded and disposed between the plurality of sound-absorbing bodies 510 , 511 , 512 , 513 , 514,515 , 516 and 517 .
  • the ground connection part 570 may be disposed to be bonded between the plurality of negative sound bodies 510 , 511 , 512 , 513 , 514,515 , 516 and 517 . That is, the backing layer 500 may include a center connection part 550 , a side connection part 560 , and a ground connection part 570 .
  • the center connection part 550 is disposed on the inside of the sound absorbing layer 500
  • the side connection part 560 is disposed on the outside of the center connection part 550
  • the ground connection part 570 on the outside of the side connection part 560 .
  • the ground connection part 570 is disposed on the outermost side of the sound absorbing layer 500
  • the center connection part 550 is disposed on the innermost side of the sound absorption layer 500
  • the ground connection part 570 and the center connection part 550 are disposed.
  • a side connection part 560 may be disposed between.
  • the ground connection part 570 includes an insulating part (not shown) and an electrode 570a.
  • the ground connection portion 570 is bonded between the sound absorbing bodies (510,511,512,513,514,515,516,517).
  • the ground connection part 570 is a plurality of ground connection parts 570 , and may be bonded between the sound absorption bodies 511 and 512 or between other absorption bodies 516 and 517 .
  • the present invention is not limited thereto, and the ground connection part 570 may be formed on the outside of the sound absorbing layer 500 . That is, the sound absorbing bodies 511 and 517 may be disposed outside.
  • An electrode 570a may be formed on one surface of the ground connection part 570 .
  • a plurality of electrodes 570a of the ground connection part 570 may be formed in the lateral direction (L) to correspond to the arrangement of the piezoelectric body 600 in the lateral direction (L).
  • the present invention is not limited thereto, and one surface of the ground connection part 570 itself may correspond to the electrode 570a.
  • the center connection part 550 may include a first center connection part 511 and a second center connection part 512 .
  • the first center connection part 551 may be bonded between the sound absorbing bodies 513 and 514 . According to the drawing, the first center connection part 551 is inserted between the two sound absorbing bodies 513 and 514 among the seven sound absorbing bodies 511,512, 513,514,515, 516,517 to be bonded between the sound absorbing bodies 513 and 514.
  • the first center connection part 551 includes an insulating part (not shown) and an electrode 551a.
  • An electrode 551a may be formed on one surface of the first center connection part 551 .
  • a plurality of electrodes 551a may be provided on the insulating part, and each of the plurality of electrodes 551a may be formed to be spaced apart from each other in the lateral direction L.
  • the electrode 551a provided in the first center connection part 551 may be a signal electrode electrically connected to the first electrode 601 of the piezoelectric body 600 to be described later.
  • the first center connection part 551 may include a flexible printed circuit board (Flexible Printed Circuit Board), and other printed circuit boards (PCB), all other components capable of supplying signals or electricity.
  • a flexible printed circuit board Flexible Printed Circuit Board
  • PCB printed circuit boards
  • One end of the first center connection part 551 bonded between the sound absorbing bodies 513 and 514 is exposed to the front of the sound absorbing layer 500 adjacent to the piezoelectric body 600, and the other end is the sound absorbing layer through the rear of the sound absorbing layer 500 ( 500) is extended outward. Since one end of the first center connection part 551 is exposed in front of the sound absorbing layer 500 , the electrode 551a of the first center connection part 551 may be exposed to the outside in front of the sound absorbing layer 500 .
  • the second center connection part 552 may be joined between the negative sound bodies 514,515. According to the drawing, the second center connection part 552 is inserted between the two sound-absorbing bodies 514,515 among the seven sound-absorbing bodies 511,512,513,514,515,516,517 and can be joined between the sound-absorbing bodies 514,515.
  • the second center connection part 552 may be disposed to be spaced apart from the first center connection part 551 . Specifically, since the sound absorbing body 514 is disposed between the second center connection part 552 and the first center connection part 551, the second center connection part 552 is the first center connection part 551 and the elevation direction (E). As a result, the sound absorbing body 514 may be spaced apart as much as the space occupied by it.
  • the second center connection part 552 includes an insulating part (not shown) and an electrode 552a.
  • An electrode 552a may be formed on one surface of the second center connection part 552 .
  • a plurality of electrodes 552a of the second center connection part 552 may be provided on the insulating part, and each of the plurality of electrodes 552a may be formed to be spaced apart from each other in the lateral direction (L).
  • the electrode 552a of the second center connection part 552 may be formed not to face the electrode 551a of the first center connection part 551 .
  • the electrode 552a provided in the second center connection part 552 may be a signal electrode electrically connected to the first electrode 601 of the piezoelectric body 600 to be described later.
  • the second center connection unit 552 may include a flexible printed circuit board (Flexible Printed Circuit Board), and other printed circuit boards (PCB), all other components capable of supplying signals or electricity. may include
  • One end of the second center connection part 552 bonded between the sound absorbing body 514,515 is exposed in front of the sound absorbing layer 500 adjacent to the piezoelectric body 600, and the other end is the sound absorbing layer through the rear of the sound absorbing layer 500 ( 500) is extended outward. Since one end of the second center connection part 552 is exposed in front of the sound absorbing layer 500 , the electrode 552a of the second center connection part 552 may be exposed in front of the sound absorbing layer 500 .
  • a side connection part 560 may be formed inside the sound absorbing layer 500 .
  • the side connection part 560 may include a first side connection part 561 and a second side connection part 562 .
  • the present invention is not limited thereto, and may have four side connection parts 560 or six side connection parts 560 .
  • the side connection parts 561 and 562 may include an insulating part (not shown) and electrodes 561a.562a. Electrodes 561a and 562a may be formed on one surface of the side connection part 560 . A plurality of electrodes 561a and 562a of the side connection parts 561 and 562 may be formed in the lateral direction L to correspond to the arrangement of the piezoelectric body 600 in the lateral direction L.
  • the plurality of electrodes 561a of the first side connection part 561 and the electrode 562a of the second side connection part 562 formed in plurality may be disposed to face each other. That is, in every column C, one electrode 561a of the first side connection part 561 and one electrode 562a of the second side connection part 562 may be provided, respectively.
  • the present invention is not limited thereto, and one surface of the side connection parts 561 and 562 may correspond to the electrodes 561a and 562a.
  • the side connection unit 560 may include a flexible printed circuit board (Flexible Printed Circuit Board), and other printed circuit boards (Printed Circuit Board; PCB), other components that can supply signals or electricity.
  • a flexible printed circuit board Flexible Printed Circuit Board
  • PCB printed circuit Board
  • each row C separated by the cuff 540 may have a narrower pitch while having sufficient strength, and thus may have a high density and a small size.
  • the printed circuit board of the plurality of connection parts 550 , 560 , 570 may be vertically disposed inside the sound absorbing layer 500 rather than horizontally between the sound absorbing layer 500 and the piezoelectric body 600 , the printed circuit board It is possible to prevent performance degradation such as a decrease in spatial resolution that may occur when it is horizontally disposed between the sound absorbing layer 500 and the piezoelectric body 600 .
  • the sound absorbing layer 500 may include an electrode layer 700 formed on the entire surface of the sound absorbing layer 500 .
  • the electrode layer 700 may include a first electrode layer 701 , a second electrode layer 702 , and a third electrode layer 703 .
  • the first electrode layer 701 , the second electrode layer 702 , and the third electrode layer 703 may be formed separately from each other by the separation groove 530 .
  • the second electrode layer 702 and the third electrode layer 703 may be formed on the bottom surface of the mounting groove 520 , and the first electrode layer 701 may be formed on both sides of the mounting groove 520 .
  • the first electrode layer 701, the second electrode layer 702, and the third electrode layer 703 may be formed of a highly conductive metal such as gold, silver, or copper, and may be formed by a method such as vapor deposition, sputtering, plating or spraying. can
  • the first electrode layer 701 , the second electrode layer 702 , and the third electrode layer 703 may be formed to be connected to each other as one electrode layer 700 and then separated by cutting, or may be formed separately from the beginning.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasound probe according to another exemplary embodiment. A description of overlapping parts will be omitted.
  • the side connection part 560 of the ultrasonic probe may further include a third side connection part 563 and a fourth side connection part 564 .
  • a fourth electrode layer 704 electrically connected to the third side connection part 563 and the fourth side connection part 564 may be further included.
  • a side piezoelectric body 600c electrically connected to the third side connection part 563 or the fourth side connection part 564 via the fourth electrode layer 704 may be further included.
  • the third side connection part 563 and the fourth side connection part 564 may be disposed between the sound absorbing bodies 512 , 518 , 519 , and 516 to be bonded.
  • the side piezoelectric body 600c connected to the third side connection part 563 or the fourth side connection part 564 is separated from the side piezoelectric body 600b connected to the first side connection part 561 or the second side connection part 562.
  • a separation groove 533 may be formed.
  • the ultrasound probe may further include an acoustic matching layer 800 .
  • the acoustic matching layer 800 is disposed in front of the piezoelectric body 600 .
  • the acoustic matching layer 800 matches the acoustic impedance of the piezoelectric body 600 and the acoustic impedance of the object so that the ultrasonic signal generated from the piezoelectric body 600 is efficiently transmitted to the object, and the sound of the piezoelectric body 600 is It may be provided to have an intermediate value between the impedance and the acoustic impedance of the object.
  • the acoustic matching layer 800 may be formed of glass or a resin material, and the first acoustic matching layer 801 and the second acoustic matching layer having different materials so that the acoustic impedance changes in stages from the piezoelectric body 600 toward the object 802 .
  • the acoustic matching layer 800 may include an electrode part 810 .
  • the electrode part 810 may be disposed between the first acoustic matching layer 801 and the piezoelectric body 600 to be connected to the piezoelectric body 600 .
  • the electrode part 810 may be formed of a highly conductive metal such as gold, silver, or copper, and may be formed by a method such as deposition, sputtering, plating, or spraying.
  • the ultrasound probe 100 may further include a lens layer disposed in front of the acoustic matching layer 800 to focus the forward ultrasound signal to a specific point.
  • the first center connection part 551 , the second center connection part 552 , the side connection part 56 , and the ground connection part 570 may be electrically connected to the piezoelectric body 600 . This will be described in detail.
  • the piezoelectric body 600 may include a first electrode 601 formed on a lower surface and a second electrode 602 formed on an upper surface.
  • the piezoelectric body 600 may be electrically connected to the first center connection part 551 , the second center connection part 552 , or the side connection part 560 .
  • the third electrode layer 703 may be electrically connected to the electrode 551a of the first center connection part 551 or the electrode 552a of the second center connection part 552 exposed in front of the sound absorbing layer 500 .
  • the piezoelectric body 600 includes a center piezoelectric body 600a, and the first electrode 601 of the center piezoelectric body 600a is the electrode 551a of the first center connection part 551 via the third electrode layer 703 or It may be electrically connected to the electrode 552a of the second center connection part 552 .
  • the piezoelectric body is separated into a plurality of columns C due to the cuff 540 formed by dicing.
  • a third electrode layer 703 and a center piezoelectric body 600a are provided in each of the plurality of columns C.
  • the plurality of columns C of the first electrode 601 and the third electrode layer 703 of the center piezoelectric body 600a present in each of the electrode 551a of the first center connection part 551 or the electrode 552a of the second center connection part 552 Any one of them may be electrically connected.
  • the second electrode layer 702 may be electrically connected to the electrode 560a of the side connection part 560 exposed in front of the sound absorbing layer 500 .
  • the piezoelectric body 600 includes a side piezoelectric body 600b, and the first electrode 601 of the side piezoelectric body 600b is electrically connected to the electrode 560a of the side connection part 560 via the second electrode layer 702. can be connected
  • the electrode 560a of the side connection part 560 is formed to correspond to all the columns C, the electrode 560a of the side connection part 560 may be disposed in each of the plurality of columns C.
  • the first electrode layer 701 may be electrically connected to the electrode 570a of the ground connection part 570 exposed in front of the sound absorbing layer 500 . Since the electrode 570a of the ground connection part 570 is formed to correspond to all the columns C, the electrode 570a of the ground connection part 570 may be disposed in each of the plurality of columns C.
  • the electrode part 810 of the acoustic matching layer 800 may be electrically connected to the second electrode 602 and the first electrode layer 701 of the piezoelectric body 600 .
  • the piezoelectric body 600 may be electrically connected to the electrode part 810 .
  • the electrode part 810 of the acoustic matching layer 800 provided in each of the plurality of columns C is electrically connected to the second electrode 602 and the first electrode layer 701 provided in the corresponding column C. It is only connected, and may be separated so as not to be electrically connected to the second electrode 602 and the first electrode layer 701 of the other column (C).
  • the electrode part 810 of the ultrasonic probe 100 is illustrated as being formed behind the first acoustic matching layer 801 adjacent to the piezoelectric body 600, but is not limited thereto, and the acoustic matching layer 800 is It may be provided in a form having the electrode part 810 formed to surround the entire acoustic matching layer 800 , and all or part thereof (eg, the first acoustic matching layer 800 ) to be directly electrically connected to the piezoelectric body 600 .
  • the layer 801) may be provided in a form formed of a conductive material, and various modifications may be made.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a part of a circuit of the ultrasound probe shown in FIG. 2 .
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a part of a circuit in the ultrasound probe shown in FIG. 6 according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a part of a circuit in the ultrasound probe shown in FIG. 6 according to another exemplary embodiment.
  • the configuration of the ultrasound probe will be described in terms of control with reference to FIGS. 7 to 9 .
  • a plurality of connectors 900 that may be electrically connected to the center piezoelectric body 600a or the side piezoelectric body 600b through the center connection part 550 or the side connection part 560 may be included.
  • the ultrasonic probe 100 includes a pulser (not shown) that generates a voltage of a predetermined frequency, and the connector 900 may transmit the voltage generated by the pulser to the piezoelectric body 600 .
  • the piezoelectric body 600 may vibrate according to the amplitude and frequency of the voltage output from the pulser to generate ultrasonic waves.
  • the connector 900 includes a first connector 901 connected to the center connection part 550 , a second connector 902 connected to the first side connection part 561 , and a third connector connected to the second side connection part 562 . (903).
  • the connector 900 shown in the figure shows the connector 900 provided in one column (C). Accordingly, the first connector 901 may be connected to the first center connector 551 or the second center connector 552 according to the electrode of the center connector 550 provided in the column C. In the case of FIG. 7 , the case connected to the electrode 551a of the first center connection part 551 is illustrated.
  • Each connector 900 may be electrically connected to electrodes of the connecting parts 550 and 560 to which it is connected. That is, the first connector 901 may be electrically connected to the electrode 551a of the first center connection part 551 or the electrode 552a of the second center connection part 552 , and the second connector 902 is the first The electrode 561a of the side connection part 561 may be electrically connected, and the third connector 903 may be electrically connected with the electrode 562a of the second side connection part 562a.
  • the connector 900 may be a separate wire or electrode, but is not limited thereto, and the electrodes 551a , 552a , 561a , 562a of the connection parts 551 , 552 , 561 and 562 may themselves correspond to the connector 900 . That is, the structure of the connector shown in FIGS. 7 to 9 may correspond to a schematic diagram of a circuit implemented in a conventional manner.
  • the second connector 902 and the third connector 903 may be electrically in parallel, and the second connector 902 and the third connector 903 may be electrically connected to the first connector 901 in a parallel-connected state.
  • a switch 910 may be provided between the first connector 901 and the second connector 902 and the third connector 903 connected in parallel to each other.
  • the switch 910 transmits or blocks the signal generated from the pulser in a physical or electronic way to the second connector 902 and the third connector 903 according to the opening and closing thereof, so that the side piezoelectric body 600b by the side connection parts 561 and 562 ) can be controlled.
  • only the first connector 901 may transmit/receive a signal. That is, only the center piezoelectric body 600a can generate ultrasonic waves. In this case, a high-resolution image may be obtained for a near-field in the depth direction of the object by using the ultrasound signal generated by the piezoelectric body 600a.
  • all of the first to third connectors 901 , 902 , and 903 may transmit and receive signals. That is, ultrasonic waves may be generated by vibration of the side piezoelectric body 600b and the center piezoelectric body 600a. In this case, a high-resolution image may be obtained for a far-field in the depth direction of the object by using the ultrasound signal generated by the piezoelectric bodies 600 .
  • a processor (not shown), which may be provided inside the body 200 or at another location, generates a near-field image when the switch 910 is open and a far-field image when the switch 910 is closed.
  • High-resolution images in the entire area can be realized by methods such as collection, synthesis, and editing.
  • the present invention is not limited thereto, and the part of the object capable of obtaining a high-resolution image may be different depending on whether the switch 910 is opened or closed, and the processor uses the high-resolution image part when the switch is opened and closed in the entire area. of high-resolution images.
  • the ultrasound probe may further include a third side connection part 563 and a fourth side connection part 564 .
  • a fourth connector 904 electrically connected to the electrode 563a of the third side connection part 563 and a fifth connector 905 electrically connected to the electrode 564a of the fourth side connection part 564 are provided.
  • the second connector 902 and the third connector 903 may be electrically parallel, and the fourth connector 904 and the fifth connector 905 may be electrically parallel.
  • the second connector 902 and the third connector 903 may be electrically connected to the first connector 901 in a parallel-connected state.
  • a first switch 910 may be provided between the first connector 901 and the second connector 902 and the third connector 903 connected in parallel to each other.
  • the fourth connector 904 and the fifth connector 905 may be electrically connected to the first connector 901 in a parallel-connected state.
  • a second switch 920 may be provided between the first connector 901 and the fourth connector 904 and the fifth connector 905 connected in parallel to each other.
  • the first switch 910 When the first switch 910 is opened and the second switch 920 is closed, only the first connector 901 , the fourth connector 904 , and the fifth connector 905 may transmit and receive signals. That is, ultrasonic waves may be generated by vibration of the side piezoelectric body 600c and the center piezoelectric body 600a. In this case, a high-resolution image may be obtained for a near-field in the depth direction of the object by using the ultrasound signal generated by the piezoelectric bodies 600 .
  • the second switch 920 When the second switch 920 is opened and the first switch 910 is closed, only the first connector 901 , the second connector 902 , and the third connector 903 may transmit/receive signals. That is, ultrasonic waves may be generated by vibration of the side piezoelectric body 600b and the center piezoelectric body 600a. In this case, a high-resolution image may be obtained for a far-field in the depth direction of the object by using the ultrasound signal generated by the piezoelectric bodies 600 .
  • the present invention is not limited thereto.
  • the first switch 910 when the first switch 910 is opened and the second switch 920 is closed, a high-resolution image can be obtained with respect to the far-field, the second switch 920 is open, and the first switch 910 is closed. In the closed case, high-resolution images can be obtained for the near-field.
  • the processor compares the images obtained in each case and uses the highest resolution near-field image and the highest resolution far-field image to collect, synthesize, and edit high-resolution images in the entire area. can be implemented. That is, a high-resolution image can be obtained for the entire depth direction of the object by comparing the images in each case and using the highest-resolution image at a specific depth.
  • high-resolution images can be obtained for different regions in the depth direction of the object.
  • a high-resolution image may be obtained for the entire depth direction of the object by comparing the images in each case and using the highest-resolution image at a specific depth.
  • the present invention is not limited thereto. 9, the first connector 901, the second connector 902 and the third connector 903 in the parallel connection state, and the fourth connector 904 and the fifth connector 905 in the parallel connection state are each independently It may be provided to transmit and receive a signal.
  • the transmitted signal may be generated by one pulsar or a plurality of pulsars.
  • a plurality of side piezoelectric bodies 600b, 600c and side connection parts 561, 562, 563, 564 are provided on the left and right sides of the center piezoelectric body 600a and the center connection part 550 and controlled in the same manner as described above, thereby increasing the performance of the ultrasonic probe, and ultrasonic wave Image quality can be improved.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the ultrasound probe shown in FIG. 2 .
  • 11 is a view illustrating a state in which a mounting groove is formed in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • 12 is a view illustrating a state in which an electrode layer is formed in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • 13 is a view illustrating a state in which a first separation groove is formed in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • 14 is a view illustrating a state in which a piezoelectric body is provided in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • 15 is a view illustrating a state in which a second separation groove is formed in the manufacturing process of FIG. 10 .
  • a method of manufacturing the ultrasound probe 100 will be described with reference to FIGS. 10 to 15 .
  • the sound absorbing layer 500 may be provided (S110).
  • the sound-absorbing layer 500 is a first center connection part 551 and a second center connection part 552 are bonded to both sides of the sound-absorbing body 514 disposed in the center, the first center connection part 551 and the second center connection part ( 552)
  • the sound absorbing bodies 513 and 515 are bonded to each side
  • the side connection part 560 is bonded to each side of the sound absorbing bodies 513 and 515
  • the sound absorbing bodies 512 and 516 are bonded to the side of the side connection part 560.
  • the sound absorbing bodies 512 and 516 may be provided by bonding the ground connection part 570 to the side of each, and bonding the sound absorbing bodies 511 and 517 to the side surface of the ground connection part 570 .
  • the sound absorbing body 511,512,513,514,515,516,517 may be formed of a material including rubber to which an epoxy resin and tungsten powder are added.
  • the present invention is not limited thereto.
  • Providing the sound absorbing layer 500 may include forming electrodes 551a and 552a on the first center connection part 551 and the second center connection part 552 . As shown in the figure, a plurality of electrodes 551a spaced apart from each other in the lateral direction (L) may be formed in the first center connection part 551 , and the first center connection part in the second center connection part 552 . A plurality of electrodes 552a disposed to be displaced from the electrode 551a of 551 may be formed.
  • the front surface of the sound absorbing layer 500 thus provided may be provided flat. Therefore, by cutting the sound-absorbing layer 500 so that the front surface of the sound-absorbing layer 500 has a concave shape, it is possible to form the mounting groove 520 (S120).
  • the mounting groove 520 may be concavely formed in the sound absorbing layer 500 in a shape corresponding to the piezoelectric body 600 so that the piezoelectric body 600 can be inserted.
  • the sound absorbing body (510,511,512,513,514,515,516,517) is disposed on the outermost so that the mounting groove 520 can form the sound absorbing body (511,517) and adjacent sound absorbing bodies (512,516) are stepped. can be formed.
  • Sound absorbing bodies (513, 514,515) disposed inside the sound absorbing body (512, 516) formed to be stepped have a height corresponding to the lower part of the sound absorbing body formed to be stepped, and sound absorbing body (512, 516) formed to be stepped sound absorbing body (512, 516) disposed outside the sound absorbing body
  • the sieves 511 and 517 may be formed to have a height corresponding to the upper portion of the sound absorbing body 512 and 516 formed to be stepped.
  • electrodes 551a and 552a may be formed on the first center connection part 551 and the second center connection part 552 , and the side connection part 560 and the ground connection part 570 may be provided.
  • a sound-absorbing layer 500 can be provided by bonding the first center connection part 551, the second center connection part 552, the side connection part 560, and the ground connection part 570 to the sound-absorbing body (511,512,513,514,515,516,517). .
  • a mounting groove 520 is provided in the sound-absorbing layer 500 formed in this way.
  • providing the sound-absorbing layer 500 and forming the mounting groove 520 are not limited to the order and may be performed at the same time.
  • the electrode layer 700 may be formed on the sound absorbing layer 500 in which the mounting groove 520 is formed (S130).
  • the electrode 551a of the first center connection part 551, the electrode 552a of the second center connection part 552, and the electrode 560a of the side connection part 560 may be exposed.
  • the electrode 570a of the ground connection part 570 may be exposed on the upper portion of the stepped portion positioned on both sides of the mounting groove 520 .
  • the electrode layer 700 may be electrically connected to the electrodes 551a , 552a , 560a and 570a .
  • the electrode layer 700 may be formed of a highly conductive metal such as gold, silver, or copper, and may be formed by a method such as deposition, sputtering, plating, or spraying. However, the present invention is not limited thereto, and may include another method of stacking a high-conductive metal on the entire surface of the sound-absorbing layer 500 .
  • the electrode layer 700 thus formed is a sound absorbing layer including a bottom surface of the mounting groove 520 , both sides of the mounting groove 520 , and a stepped portion of the sound absorbing layer 500 positioned on both sides of the mounting groove 520 . It may be integrally formed on the front surface of 500 .
  • first separation grooves 531 may be formed on both sides of the mounting groove 520 ( S140 ).
  • the first separation groove 531 may be formed by a dicing process. When a dicing process is performed to form the first separation groove 531 , the electrode layers 700 formed on both sides of the mounting groove 520 may be cut and removed. Accordingly, the first electrode layers 701 may be formed on both sides of the mounting groove 520 .
  • the first separation groove 531 may be cut deeper than the depth of the mounting groove 520 .
  • the bottom surface of the first separation groove 531 may be formed to be positioned below the bottom surface of the mounting groove 520 .
  • a piezoelectric body 600 may be laminated in the mounting groove 520 (S150).
  • the piezoelectric body 600 may be stacked on the electrode layer 700 positioned on the bottom surface of the mounting groove 520 . Accordingly, the electrode layer 700 positioned on the bottom surface of the mounting groove 520 and the first electrode 601 of the piezoelectric body 600 may be electrically connected.
  • the second separation groove 532 may be formed to form the second electrode layer 702 and the third electrode layer 703 ( S160 ). .
  • the second separation groove 532 may be formed by a dicing process.
  • the second separation groove 532 may be formed between the first center connection part 551 and the side connection part 560 or between the second center connection part 552 and the side connection part 560 .
  • the second separation groove 532 may be formed by cutting together the electrode layer 700 positioned on the bottom surface of the mounting groove 520 and the piezoelectric body 600 stacked on the electrode layer 700 .
  • the electrode layer 700 is separated into a second electrode layer 702 and a third electrode layer 703 by the second separation groove 532
  • the piezoelectric body 600 is separated into a side piezoelectric body 600b and a center piezoelectric body 600a.
  • the side piezoelectric body 600b electrically connected to the second electrode layer 702 and the center piezoelectric body 600a electrically connected to the center connection parts 551 and 552 may be formed.
  • An acoustic matching layer 800 may be provided (S170).
  • An acoustic matching layer 800 may be laminated on the piezoelectric body 600 .
  • the front side of the second electrode 602 and the first electrode layer 701 of the piezoelectric body 600 may be electrically connected to the electrode part 810 of the acoustic matching layer 800 . Since the rear side of the first electrode layer 701 is electrically connected to the electrode 570a of the ground connection part 570 , the piezoelectric body 600 includes the first electrode layer 701 and the electrode part 810 electrically connected to each other. ) and the second electrode 602 may be electrically connected to the electrode 570a of the ground connection part 570 via the medium.
  • the piezoelectric body 600 may be separated into a plurality of columns C by the cuff 540 formed by the dicing process (S180).
  • the dicing process of forming the cuff 540 may be performed to a depth sufficient to reliably separate the first electrode layer 701 , the second electrode layer 702 , the third electrode layer 703 , and the electrode part 810 . .
  • the dicing process of forming the cuff 540 may be performed after the acoustic matching layer 800 is stacked, but is not limited thereto and may be performed first before the acoustic matching layer 800 is stacked.
  • the piezoelectric body 600 may be divided into a plurality of columns C having a predetermined interval, and the electrode layer 700 disposed in each of the plurality of columns C may be disposed adjacent to another.
  • the column may be electrically separated from the electrode layer 700 .
  • the method of manufacturing the ultrasonic probe 100 is not necessarily performed in the above-described order, and the order may be changed or may be performed simultaneously.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating another method of manufacturing the ultrasound probe shown in FIG. 2 .
  • 17 is a view illustrating a state in which a third separation groove is formed in the manufacturing process of FIG. 16 .
  • portions overlapping with the above description will be omitted.
  • the second separation groove 532 is formed to form the second electrode layer 702 and the third electrode layer 703 .
  • S250 can be formed (S250).
  • a third separation groove 610 corresponding to the second separation groove 532 may be formed in the piezoelectric body 600 ( S260 ).
  • the third separation groove 610 formed in the piezoelectric body 600 may be disposed to face the second separation groove 532 . have.
  • the piezoelectric body 600 and the acoustic matching layer 800 may be provided (S270).
  • a third separation groove 610 may be formed in the piezoelectric body 600 .
  • the piezoelectric body 600 may be laminated on the mounting groove 520
  • the acoustic matching layer 800 may be laminated on the mounting groove 520 .
  • the piezoelectric body 600 and the acoustic matching layer 800 may be laminated at the same time.

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Abstract

일 실시예에 다른 초음파 프로브는 흠음층을 형성하는 복수의 흡음체와, 상기 흡음체들 사이에 접합되는 적어도 하나의 접지 연결부와, 상기 흡음체들 사이에 접합되고 전극을 구비하는 적어도 하나의 센터 연결부와, 상기 흡음체들 사이에 접합되고 상기 센터 연결부보다 외측에 배치되며 전극을 구비하는 복수의 사이드 연결부 및 상기 접지 연결부, 상기 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 흡음층의 전방에 배치되는 복수의 압전체를 포함한다.

Description

초음파 프로브 및 그 제조 방법
초음파를 이용하여 대상체 내부의 영상을 생성하기 위한 초음파 프로브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Multi-row 초음파 프로브 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
초음파 영상장치는 대상체의 체표로부터 체내의 타겟 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호(초음파 에코신호)의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻는 장치이다.
초음파 영상장치는 X 선 진단장치, X 선 CT 스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI(Magnetic Resonance Image), 핵의학 진단장치 등의 다른 영상진단장치와 비교할 때, 소형이고, 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, 방사선 등의 피폭이 없어 안정성이 높은 장점이 있으므로, 심장, 복부, 비뇨기 및 산부인과 진단을 위해 널리 이용되고 있다.
초음파 영상장치는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사되어 온 초음파 에코신호를 수신하기 위한 초음파 프로브와 초음파 프로브에서 수신한 초음파 에코신호를 이용하여 대상체 내부의 영상을 생성하는 본체를 포함한다.
종래의 싱글-로우(Single-row, 1D) 프로브는 렌즈의 곡률에 의해 물리적으로 초점이 고정되어 있어 초점 범위(focal range)에 제약이 있었다.
이를 개선하기 위한 멀티-로우(Multi-row) 프로브는 물리적 또는 적기적으로 초점 영역을 조절할 수 있어 보다 넓은 영역에서 고해상도 이미지 구현이 가능하다. 따라서, 최근에는 1.25D(3 Row) 이상의 멀티-로우(Multi-row) 프로브가 1D(1 Row) 프로브를 대체하는 추세이다.
본 발명의 일 측면은 고도(elevation) 방향을 따라 복수개의 열을 형성하는 복수개의 압전 소자를 포함하는 초음파 프로브 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 제조가 용이하고 성능 저하를 방지할 수 있는 구조를 갖는 초음파 프로브를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 초음파 프로브는 흠음층을 형성하는 복수의 흡음체, 상기 흡음체들 사이에 접합되는 적어도 하나의 접지 연결부, 상기 흡음체들 사이에 접합되고 전극을 구비하는 적어도 하나의 센터 연결부, 상기 흡음체들 사이에 접합되고 상기 센터 연결부보다 외측에 배치되며 전극을 구비하는 복수의 사이드 연결부 및 상기 접지 연결부, 상기 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 흡음층의 전방에 배치되는 복수의 압전체를 포함할 수 있다.
상기 흡음층의 표면에는 복수의 전극층이 형성될 수 있다.
상기 전극층은 상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 제1 전극층과, 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극층과,
상기 센터 연결부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 제3 전극층을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층, 상기 제2 전극층 및 상기 제3 전극층 각각은 분리되게 형성되고, 상기 제2 전극층 및 상기 제3 전극층은 상기 압전체의 하단에서 상기 압전체와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 센터 연결부는 제1 센터 연결부 및 상기 제1 센터 연결부의 전극과 마주하지 않도록 형성되는 전극을 갖는 제2 센터 연결부로서, 상기 제1 센터 연결부와 이격되게 배치되는 제2 센터 연결부를 포함할 수 있다.
상기 사이드 연결부는 제1 사이드 연결부와, 제2 사이드 연결부를 포함하고, 상기 제1 사이드 연결부의 전극과 상기 제2 사이드 연결부의 전극은 서로 마주보게 형성될 수 있다.
상기 제1 사이드 연결부는 상기 제1 센터 연결부와 상기 제1 센터 연결부와 인접한 상기 접지 연결부 사이에 배치되고, 상기 제2 사이드 연결부는 상기 제2 센터 연결부와 상기 제2 센터 연결부와 인접한 상기 접지 연결부 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 센터 연결부 및 제2 센터 연결부와 전기적으로 연결되는 압전체들과 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 압전체들은 분리될 수 있다.
상기 흡음층에는 장착홈이 형성되고 상기 압전체는 상기 장착홈에 삽입될 수 있다.
상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층은 상기 장착홈의 바닥면에 형성될 수 있다.
상기 장착홈은 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 분리하도록 상기 장착홈의 양측면에 형성되는 제1 분리홈과, 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층을 분리하도록 상기 장착홈의 바닥면에 형성되는 제2 분리홈을 포함할 수 있다.
상기 제1 분리홈의 바닥면과 상기 제2 분리홈의 바닥면은 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층 하방에 위치하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면의 사상에 따른 초음파 프로브는 복수의 흡음체가 배열되어 형성되는 흡음층과, 상기 흡음체의 배열 방향과 수직하는 방향으로 상기 흡음층에 접합되는 압전체를 포함하고, 상기 압전체는 복수의 센터 압전체와, 상기 센터 압전체와 분리되어 상기 센터 압전체의 측방에 배치되는 복수의 사이드 압전체를 포함하고, 상기 흡음층은 상기 복수의 센터 압전체 중 일부에 신호를 전달하는 제1 센터 연결부와, 상기 복수의 센터 압전체 중 상기 제1 센터 연결부로부터 신호를 전달받지 않는 상기 복수의 센터 압전체에 신호를 전달하는 제2 센터 연결부와, 상기 제1 센터 연결부와 상기 제2 센터 연결부 보다 외측에 마련되고 상기 복수의 사이드 압전체에 신호를 전달하는 복수의 사이드 연결부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 센터 압전체 및 상기 복수의 사이드 압전체에 신호가 전달된 경우는 상기 복수의 센터 압전체에만 신호가 전달된 경우와는 다른 위치에서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
상기 복수의 사이드 연결부를 매개로 상기 복수의 사이드 압전체로 전달되는 신호를 제어하도록 스위치를 더 포함할 수 있고, 상기 스위치가 열린 상태에서는 상기 복수의 사이드 압전체로 신호가 전달되지 않고, 상기 스위치가 닫힌 상태에서는 상기 복수의 사이드 압전체로 신호가 전달될 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 초음파 프로브 제조방법은 흡음층을 형성할 수 있도록 복수의 흡음체를 마련하고, 상기 복수의 흡음체들 사이에 접합되는 제1 센터 연결부에 서로 이격되게 배치되는 복수의 전극을 형성하고, 상기 제1 센터 연결부와 이격되게 상기 복수의 흡음체들 사이에 접합되는 제2 센터 연결부에 서로 이격되게 배치되는 복수의 전극을 형성하고, 상기 제1 센터 연결부 및 상기 제2 센터 연결부 보다 외측에 배치되는 복수의 사이드 연결부에 전극을 형성하고, 상기 사이드 연결부 보다 외측에 배치되는 복수의 접지 연결부를 마련하고, 상기 제1 센터 연결부, 상기 제2 센터 연결부, 상기 복수의 사이드 연결부 및 상기 복수의 접지 연결부를 상기 흡음체들 사이에 접합하여 상기 흡음층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 흡음층의 일면에 장착홈을 형성하고, 상기 장착홈이 형성된 상기 흡음층의 일면에 상기 접지 연결부, 상기 제1 센터 연결부, 상기 제2 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 전극층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 전극층을 분리하여 상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되는 제1 전극층이 형성되도록 상기 접지 연결부와 상기 사이드 연결부 사이에 복수의 제1 분리홈을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 장착홈에 상기 전극층과 전기적으로 연결되는 압전체를 삽입하고,
상기 압전체는 상기 전극층과 결합되고, 서로 분리된 제2 전극층 및 제3 전극층을 형성하면서 서로 분리되어 각각 제2 전극층 또는 제3 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 압전체를 형성하기 위하여 상기 제1 센터 연결부와 상기 사이드 연결부 사이 또는 상기 제2 센터 연결부와 상기 사이드 연결부 사이에 복수의 제2 분리홈을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
서로 분리된 제2 전극층 및 제3 전극층이 형성되도록 상기 전극층에 복수의 제2분리홈을 형성하고, 상기 전극층에 형성된 상기 제2 분리홈과 대응되도록 상기 압전체에 복수의 제3 분리홈을 형성하고, 상기 제2 분리홈과 상기 제3 분리홈이 마주하도록 상기 압전체가 상기 장착홈에 삽입되는 것을 포함할 수 있다.
솔더링 작업 대신 전극층을 이용하여 압전체에 복수의 전극을 접속시킬 수 있으므로 접속 작업이 용이해지고 접속 불량으로 인한 성능 저하를 방지할 수 있다.
전극이 마련되어 있는 흡음층이 독립적으로 제작될 수 있고, 이에 다른 부품들을 손쉽게 조립하여 초음파 프로브를 제조할 수 있으므로 제조 비용이 절감되고, 그 제조를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 초음파 프로브의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 보조선 X-X' 에서의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 흡음층을 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 5는 측 방향(L)과 고도 방향(E) 평면 상의 전극을 도시한 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구성을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 초음파 프로브의 회로 일부를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 초음파 프로브에서 일 실시예에 따른 회로 일부를 도시한 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 초음파 프로브에서 다른 실시예에 따른 회로 일부를 도시한 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 초음파 프로브의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 도 10의 제조과정에서 장착홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 12은 도 10의 제조과정에서 전극층이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 13는 도 10의 제조과정에서 제1 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 14은 도 10의 제조과정에서 압전체가 마련된 상태를 도시한 도면이다.
도 15은 도 10의 제조과정에서 제2 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 16는 도 2에 도시된 초음파 프로브의 다른 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 17은 도 16의 제조과정에서 제3 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 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 명세서상에 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.
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 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서 사용되는 용어 "전방", "후방", "상부", "하부" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요서의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 초음파 영상 장치(10)는 대상체에 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 에코 초음파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 초음파 프로브(100), 초음파 신호를 기초로 초음파 영상을 생성하는 본체(200)를 포함한다. 본체(200)는 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 초음파 프로브(100)와 연결될 수 있다. 본체(200)는 디스플레이(300)와 입력 장치(400)를 구비한 워크 스테이션일 수 있다.
초음파 프로브(100)는 하우징(h) 내에 구비되어 초음파를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 에코 초음파를 수신하며, 전기적 신호와 초음파를 상호 변환시키는 트랜스듀서 모듈(110), 본체(200)의 암 커넥터(female connector)와 물리적으로 결합되어 본체(200)에 신호를 송수신하는 수 커넥터(male connector, 130), 수 커넥터(130)와 트랜스듀서 모듈(110)을 연결하는 케이블(120)을 포함한다.
여기서 대상체는 인간이나 동물의 생체, 또는 혈관, 뼈, 근육 등과 같은 생체 내 조직일 수도 있으나 이에 한정되지는 않으며, 초음파 영상 장치(10)에 의해 그 내부 구조가 영상화 될 수 있는 것이라면 대상체가 될 수 있다.
또한, 초음파 프로브(100)는 무선 통신망을 통해 본체(200)와 연결되어 초음파 프로브(100)의 제어에 필요한 각종 신호를 수신하거나 또는 초음파 프로브(100)가 수신한 에코 초음파 신호에 대응되는 아날로그 신호 또는 디지털 신호를 전달할 수 있다. 한편, 무선 통신망은 무선으로 신호를 주고 받을 수 있는 통신망을 의미한다.
에코 초음파는 초음파가 조사된 대상체로부터 반사된 초음파로서, 진단 모드에 따라 다양한 초음파 영상을 생성하기 위한 다양한 주파수 대역 또는 에너지 강도를 갖는다.
트랜스듀서 모듈(110)은 인가된 교류 전원에 따라 초음파를 생성할 수 있다. 구체적으로, 트랜스듀서 모듈(110)은 외부의 전원 공급 장치 또는 내부의 축전장치 예를 들어, 배터리 등으로부터 교류 전원을 공급받을 수 있다. 트랜스듀서 모듈(110)의 진동자는 공급받은 교류 전원에 따라 진동함으로써 초음파를 생성할 수 있다.
트랜스듀서 모듈(110)의 중심을 기준으로 직각을 이루는 세방향을 축 방향(axis direction; A), 측 방향(lateral direction; L), 고도 방향(elevation direction; E)으로 각각 정의할 수 있다. 구체적으로, 초음파가 조사되는 방향을 축 방향(A)으로 정의하고, 트랜스듀서 모듈(110)이 가로 열을 형성하는 방향을 측 방향(L)으로 정의하며, 축 방향(A) 및 측 방향(L)과 수직한 나머지 한 방향을 고도 방향(E)으로 정의할 수 있다. 트랜스듀서 모듈(110)은 고도 방향(E)으로도 복수개의 로우(row)를 형성할 수 있으며, 이 경우 멀티-로우(Multi-row) 어레이 배열 형태를 형성할 수 있다.
케이블(120)은 일단에 트랜스듀서 모듈(110)과 연결되고, 타단에 수 커넥터(130)와 연결됨으로써, 트랜스듀서 모듈(110)과 수 커넥터(130)를 연결시킨다.
수 커넥터(male connector, 130)는 케이블(120)의 타단에 연결되어 본체(200)의 암 커넥터(female connector, 201)와 물리적으로 결합할 수 있다. 이러한 수 커넥터(130)는 트랜스듀서 모듈(110)에 의해 생성된 전기적 신호를 물리적으로 결합된 암 커넥터(201)에 전달하거나, 본체(200)에 의해 생성된 제어 신호를 암 커넥터(201)로부터 수신한다.
그러나, 초음파 프로브(100)가 무선 초음파 프로브(100)로서 구현된 경우, 이러한 케이블(120) 및 수 커넥터(130)는 생략될 수 있고, 초음파 프로브(100)에 포함된 별도의 무선 통신모듈(미도시)을 통해 초음파 프로브(100)와 본체(200)가 신호를 송수신할 수 있는 바, 반드시 도 1에 도시된 초음파 프로브(100)의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본체(200)는 근거리 통신 모듈, 및 이동 통신 모듈 중 적어도 하나를 통해 초음파 프로브(100)와 무선 통신을 수행할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈을 의미한다. 예를 들어, 근거리 통신 기술에는 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) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이동 통신 모듈은 이동 통신망 상에서 기지국, 외부 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 무선 신호는 다양한 형태의 데이터를 포함하는 신호를 의미한다. 즉, 본체(200)는 기지국, 및 서버 중 적어도 하나를 거쳐, 초음파 프로브(100)와 다양한 형태의 데이터를 포함한 신호를 주고 받을 수 있다.
예를 들어, 본체(200)는 3G, 4G와 같은 이동 통신망 상에서 기지국을 거쳐, 초음파 프로브(100)와 다양한 형태의 데이터를 포함한 신호를 주고 받을 수 있다. 이외에도, 본체(200)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, 본체(200)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM; Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터를 주고 받을 수 있으며, 제한이 없다.
이외에도, 본체(200)는 유선 통신망을 통해 초음파 프로브(100)와 데이터를 주고 받을 수 있다. 유선 통신망은 유선으로 신호를 주고 받을 수 있는 통신망을 의미한다. 일 실시예에 따르면, 본체(200)는 PCI(Peripheral Component Interconnect), PCI-express, USB(Universe Serial Bus) 등의 유선 통신망을 이용하여 초음파 프로브(100)와 각종 신호를 주고 받을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 초음파 영상장치(10)의 본체(200)에는 디스플레이(300), 입력부(400)가 마련될 수 있다. 입력부(400)는 사용자로부터 초음파 프로브(100)에 관한 설정 정보뿐만 아니라, 각종 제어 명령 등을 입력 받을 수 있다.
초음파 프로브(100)에 관한 설정 정보는 이득(gain) 정보, 배율(zoom) 정보, 초점(focus) 정보, 시간이득 보상(TGC, Time Gain Compensation) 정보, 깊이(depth) 정보, 주파수 정보, 파워 정보, 프레임 평균값(frame average) 정보, 및 다이나믹 레인지(dynamic range) 정보 등을 포함한다. 그러나, 초음파 프로브(100)에 관한 설정 정보는 이에 한정되지 않으며, 초음파 영상을 촬영하기 위해 설정할 수 있는 다양한 정보를 포함한다.
이 정보들은 무선 통신망 또는 유선 통신망을 통해 초음파 프로브(100)로 전달되고, 초음파 프로브(100)는 전달 받은 정보들에 맞추어 설정될 수 있다. 이외에도, 본체(200)는 입력부(400)를 통해 초음파 신호의 송신 명령 등과 같은 각종 제어 명령을 사용자로부터 입력 받아, 이를 초음파 프로브(100)에 전달할 수 있다.
한편, 입력부(400)는 키보드, 풋 스위치(foot switch) 또는 풋 페달(foot pedal) 방식으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 키보드는 하드웨어적으로 구현될 수 있다. 이러한 키보드는 스위치, 키, 조이스틱 및 트랙볼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로, 키보드는 그래픽 유저 인터페이스와 같이 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 키보드는 디스플레이(300)를 통해 표시될 수 있다. 풋 스위치나 풋 페달은 본체(200)의 하부에 마련될 수 있으며, 사용자는 풋 페달을 이용하여 초음파 영상장치(10)의 동작을 제어할 수 있다.
디스플레이(300)는 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT), LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등과 같이, 공지된 다양한 방식으로 구현될 수 있으나, 이에 한하지 않는다.
디스플레이(300)는 대상체 내부의 목표 부위에 대한 초음파 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이(300)에 표시되는 초음파 영상은 2차원 초음파 영상, 또는 3차원 입체 초음파 영상일 수 있으며, 초음파 영상장치(10)의 동작 모드에 따라 다양한 초음파 영상이 표시될 수 있다. 또한, 디스플레이(300)는 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항뿐만 아니라, 초음파 프로브(100)의 동작 상태에 관한 정보 등을 표시할 수 있다.
초음파 영상은 A-모드(Amplitude mode, A-모드) 영상, B-모드(Brightness Mode; B-Mode) 영상, M-모드(Motion Mode; M-mode) 영상을 포함할 뿐만 아니라, C(Color)-모드 영상 및 D(Doppler)-모드 영상을 포함한다.
A-모드 영상은 에코 초음파 신호에 대응되는 초음파 신호의 크기를 나타내는 초음파 영상을 의미하며, B-모드 영상은 에코 초음파 신호에 대응되는 초음파 신호의 크기를 밝기로 나타낸 초음파 영상을 의미하며, M-모드 영상은 특정 위치에서 시간에 따른 대상체의 움직임을 나타내는 초음파 영상을 의미한다. D-모드 영상은 도플러 효과를 이용하여 움직이는 대상체를 파형 형태로 나타내는 초음파 영상을 의미하며, 또한, C-모드 영상은 움직이는 대상체를 컬러 스펙트럼 형태로 나타내는 초음파 영상을 의미한다.
한편, 디스플레이(300)가 터치 스크린 타입으로 구현되는 경우, 디스플레이(300)는 입력부(400)의 기능도 함께 수행할 수 있다. 즉, 본체(200)는 디스플레이(300), 및 입력부(400) 중 적어도 하나를 통해 사용자로부터 각종 명령을 입력 받을 수 있다.
이외에도, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 본체(200)에는 음성 인식 센서가 마련되어, 사용자로부터 음성 명령을 입력 받을 수도 있다. 이하에서는 트랜스듀서 모듈(110)의 구조를 중점으로 초음파 프로브(100)의 구성에 대해서 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 초음파 프로브의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 보조선 X-X' 에서의 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 흡음층을 분해하여 도시한 분해사시도이다. 도 5는 측 방향(L)과 고도 방향(E) 평면 상의 전극을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 초음파 프로브(100)는 흡음층(500)과 압전체(600)를 포함할 수 있다. 흡음층(500)은 압전체(600)의 후방에 배치될 수 있다. 흡음층(500)은 압전체(600)의 자유 진동을 억제하여 초음파의 펄스 폭을 감소시키며, 초음파가 불필요하게 압전체(600)의 후방으로 전파되는 것을 차단시켜 영상 왜곡을 방지할 수 있다.
흡음층(500)은 흡음체(510)를 포함할 수 있다. 흡음체(510)는 복수의 흡음체(511,512,513,514,515,516,517)를 포함할 수 있고, 흡음층(500)은 흡음체들(510)의 접합에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수의 흡음체들(510)은 고도 방향(E)으로 배열되어 적층될 수 있다. 흡음층(500)은 에폭시 수지 및 텅스텐 파우더 등이 추가된 고무를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
흡음층(500)의 전면에는 압전체(600)가 마련될 수 있다. 즉, 흡음체(510)들이 배열되는 방향과 수직한 방향의 흡음층(500) 일면에 압전체(600)가 마련될 수 있다. 압전체(600)는 복수의 압전체(600)를 포함할 수 있다.
흡음층(500)의 전면에는 장착홈(520)이 형성될 수 있고, 장착홈(520)에는 압전체(600)가 삽입될 수 있다. 장착홈(520)은 압전체(600)가 삽입될 수 있도록 압전체(600)와 대응되는 형상으로 흡음층(500) 전면에 오목하게 형성될 수 있다.
압전체(600)는 복수 개의 압전체(600)가 어레이 형상으로 배열되는 형태로 구비됨으로써 다채널로 사용될 수 있다. 구체적으로, 측 방향(L)으로 연장되는 복수의 분리홈(530)에 의해 분리된 복수의 압전체는 고도 방향으로 배열될 수 있고, 다이싱에 의해 고도 방향(E)으로 연장되는 복수의 커프(540)에 의해 분리된 복수의 압전체(600)는 측 방향(L)으로 배열될 수 있다. 도 2에서 B 영역에도 커프(540)가 형성될 수 있으나 그 도시가 생략되어 있다.
커프(540)는 도 5의 분리선(d)이 도시된 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 도 5에서 분리선(d)과 커프(540)는 동일하게 인식되어도 무관하다. 인접한 두 커프(d) 사이 영역(이하 "열(column, C)"이라 한다)에 배치되는 복수의 압전체(600)는 고도 방향(E)으로 배열될 수 있고, 복수의 열(C) 각각에는 고도 방향(E)으로 압전체(600)가 배열될 수 있고, 고도 방향(E)으로의 압전체(600) 어레이는 복수의 열(C) 각각에서 동일할 수 있다. 아래에서 후술하는 압전체(600), 전극층(700) 및 음향정합층(800) 등은 커프(540)에 의해 분리될 수 있다.
초음파 프로브(100)는 적어도 하나의 센터 연결부(550)와, 복수 개의 사이드 연결부(560)와, 적어도 하나의 접지 연결부(570)를 포함할 수 있다. 센터 연결부(550)와 사이드 연결부(560)는 복수의 흠음체들(510,511,512,513,514,515, 516,517) 사이에 접합되어 배치될 수 있다. 접지 연결부(570)는 복수의 흠음체들(510,511,512,513,514,515, 516,517) 사이에 접합되어 배치될 수 있다. 즉, 흠음층(500)은 센터 연결부(550)와, 사이드 연결부(560)와, 접지 연결부(570)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 흡음층(500)의 내측에는 센터 연결부(550)가 배치되고, 센터 연결부(550)의 외측에는 사이드 연결부(560)가 배치되고, 사이드 연결부(560)의 외측에는 접지 연결부(570)가 배치될 수 있다. 달리 말하면, 흡음층(500) 내부의 가장 외측에는 접지 연결부(570)가 배치되고, 흡음층(500)의 가장 내측에는 센터 연결부(550)가 배치되며, 접지 연결부(570)와 센터 연결부(550) 사이에 사이드 연결부(560)가 배치될 수 있다.
접지 연결부(570)는 절연부(미도시) 및 전극(570a)을 포함한다. 접지 연결부(570)는 흡음체들(510,511,512,513,514,515,516,517) 사이에 접합된다. 도면에 따르면, 접지 연결부(570)는 복수개의 접지 연결부(570)이고, 흡음체들(511,512) 사이에 접합되거나 다른 흡읍체들(516,517) 사이에 접합될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 접지 연결부(570)는 흡음층(500)의 외측에 형성될 수 있다. 즉, 흡음체들(511,517) 외측에 배치될 수 있다.
접지 연결부(570)의 일면에는 전극(570a)이 형성될 수 있다. 접지 연결부(570)의 전극(570a)은 측 방향(L)의 압전체(600) 배열에 대응되도록 측 방향(L)으로 복수 개 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 접지 연결부(570)의 일면 자체가 전극(570a)에 해당할 수도 있다.
센터 연결부(550)는 제1 센터 연결부(511)와 제2 센터 연결부(512)를 포함할 수 있다.
제1 센터 연결부(551)는 흡음체들(513,514) 사이에 접합될 수 있다. 도면에 따르면, 제1 센터 연결부(551)는 일곱 개의 흡음체(511,512,513,514,515, 516,517) 중 두 개의 흡음체(513,514) 사이에 삽입되어 흡음체들(513,514) 사이에 접합될 수 있다.
제1 센터 연결부(551)는 절연부(미도시) 및 전극(551a)을 포함한다. 제1 센터 연결부(551)의 일면에는 전극(551a)이 형성될 수 있다. 전극(551a)은 절연부 상에 복수개가 구비되며, 복수개의 전극(551a) 각각은 측 방향(L)으로 이격되게 형성될 수 있다. 제1 센터 연결부(551)에 구비되는 전극(551a)은 후술할 압전체(600)의 제1 전극(601)과 전기적으로 연결되는 신호전극일 수 있다.
제1 센터 연결부(551)는, 가요성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수 있으며, 그 외 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB), 기타 신호나 전기를 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.
흡음체(513,514) 사이에 접합되는 제1 센터 연결부(551)의 일단은 압전체(600)와 인접한 흡음층(500)의 전방으로 노출되며, 타단은 흡음층(500)의 후방을 통해 흡음층(500)의 외측으로 연장된다. 제1 센터 연결부(551)의 일단이 흡음층(500)의 전방으로 노출되므로 흡음층(500)의 전방에는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a)이 외부로 노출될 수 있다.
제2 센터 연결부(552)는 흠음체들(514,515) 사이에 접합될 수 있다. 도면에 따르면, 제2 센터 연결부(552)는 일곱 개의 흠음체(511,512,513,514,515,516,517) 중 두 개의 흡음체(514,515) 사이에 삽입되어 흡음체(514,515) 사이에 접합될 수 있다.
제2 센터 연결부(552)는 제1 센터 연결부(551)와 이격되게 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 센터 연결부(552)와 제1 센터 연결부(551) 사이에는 흡음체(514)가 배치되므로, 제2 센터 연결부(552)는 제1 센터 연결부(551)와 고도 방향(E)으로 흡음체(514)가 차지하는 공간만큼 이격되게 배치될 수 있다.
제2 센터 연결부(552)는 절연부(미도시) 및 전극(552a)을 포함한다. 제2 센터 연결부(552)의 일면에는 전극(552a)이 형성될 수 있다. 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)은 절연부 상에 복수 개가 구비되며, 복수개의 전극(552a) 각각은 측 방향(L)으로 이격되게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)은 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a)과 마주하지 않게 형성될 수 있다. 제2 센터 연결부(552)에 구비되는 전극(552a)은 후술할 압전체(600)의 제1 전극(601)과 전기적으로 연결되는 신호전극일 수 있다.
제2 센터 연결부(552)는, 가요성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수 있으며, 그 외 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB), 기타 신호나 전기를 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.
흡음체(514,515) 사이에 접합되는 제2 센터 연결부(552)의 일단은 압전체(600)와 인접한 흡음층(500)의 전방으로 노출되며, 타단은 흡음층(500)의 후방을 통해 흡음층(500)의 외측으로 연장된다. 제2 센터 연결부(552)의 일단이 흡음층(500)의 전방으로 노출되므로 흡음층(500)의 전방에는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)이 외부로 노출될 수 있다.
흡음층(500)의 내부에는 사이드 연결부(560)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 사이드 연결부(560) 제1 사이드 연결부(561)과 제2 사이드 연결부(562)를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 4개의 사이드 연결부(560) 또는 6개의 사이드 연결부(560)를 가질 수 있다.
사이드 연결부(561,562)는 절연부(미도시) 및 전극(561a.562a)을 포함할 수 있다. 사이드 연결부(560)의 일면에는 전극(561a,562a)이 형성될 수 있다. 사이드 연결부(561,562)의 전극(561a,562a)은 측 방향(L)의 압전체(600) 배열에 대응되도록 측 방향(L)으로 복수 개 형성될 수 있다.
구체적으로 복수개로 형성된 제1 사이드 연결부(561)의 전극(561a)와 복수개로 형성된 제2 사이드 연결부(562)의 전극(562a)는 마주보게 배치될 수 있다. 즉, 모든 열(C)에는 제1 사이드 연결부(561)의 전극(561a)과 제2 사이드 연결부(562)의 전극(562a)이 각각 하나씩 마련될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 사이드 연결부(561,562)의 일면 자체가 전극(561a,562a)에 해당될 수도 있다.
사이드 연결부(560)는, 가요성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수 있으며, 그 외 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB), 기타 신호나 전기를 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.
흡음층(500)에 센터 연결부(551,552), 사이드 연결부(561,562), 접지 연결부(570)가 접합되고 전극(551a)과 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)은 상기와 같이 어긋나게 배치되는 구조를 하고 있으므로, 커프(540)에 의해 분리된 각 열(C)이 충분한 강도를 가지면서도 좀 더 좁은 피치를 가질 수 있어 고밀도이면서도 작은 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 연결부(550,560,570)의 인쇄회로기판은 흡음층(500)과 압전체(600) 사이에 가로로 배치되는 것이 아니라 흡음층(500) 내부에서 세로로 배치될 수 있으므로, 인쇄회로기판이 흡음층(500)과 압전체(600) 사이에 가로로 배치될 때 발생할 수 있는 공간해상도 저하 등의 성능 저하를 방지할 수 있다.
흡음층(500)은 흡음층(500)의 전면에 형성되는 전극층(700)을 포함할 수 있다. 전극층(700)은 제1 전극층(701), 제2 전극층(702), 제3 전극층(703)을 포함할 수 있다. 분리홈(530)에 의해 제1 전극층(701), 제2 전극층(702), 제3 전극층(703)은 각각 분리되어 형성될 수 있다. 제2 전극층(702)과 제3 전극층(703)은 장착홈(520)의 바닥면에 형성될 수 있고, 제1 전극층(701)은 장착홈(520)의 양측에 형성될 수 있다.
제1 전극층(701), 제2 전극층(702) 및 제3 전극층(703)은 금, 은 또는 구리 등과 같은 고전도성 금속으로 형성될 수 있으며, 증착, 스퍼터링, 도금 또는 스프레이 등과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 제1 전극층(701), 제2 전극층(702) 및 제3 전극층(703)은 하나의 전극층(700)으로 서로 연결되게 형성된 후 컷팅에 의해 분리될 수도 있고, 최초부터 분리되게 형성될 수도 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 6은 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구성을 도시한 단면도이다. 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 초음파 프로브는 사이드 연결부(560)는 제3 사이드 연결부(563)와 제4 사이드 연결부(564)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 제3 사이드 연결부(563) 및 제4 사이드 연결부(564)와 전기적으로 연결되는 제4 전극층(704)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제4 전극층(704)을 매개로 제3 사이드 연결부(563) 또는 제4 사이드 연결부(564)와 전기적으로 연결되는 사이드 압전체(600c)를 더 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이 제3 사이드 연결부(563)와 제4 사이드 연결부(564)는 흡음체들(512,518,519,516) 사이에 배치되어 접합될 수 있다.
제3 사이드 연결부(563) 또는 제4 사이드 연결부(564)와 연결되는 사이드 압전체(600c)는 제1 사이드 연결부(561) 또는 제2 사이드 연결부(562)와 연결되는 사이드 압전체(600b)와 분리되도록 분리홈(533)이 형성될 수 있다.
초음파 프로브는 음향정합층(800)을 더 포함할 수 있다. 음향정합층(800)은 압전체(600)의 전방에 배치된다. 음향정합층(800)은 압전체(600)의 음향 임피던스와 대상체의 음향 임피던스를 정합시켜 압전체(600)에서 발생되는 초음파 신호가 대상체로 효율적으로 전달되도록 하는 역할을 하는 것으로, 압전체(600)의 음향 임피던스와 대상체의 음향 임피던스의 중간값을 갖도록 구비될 수 있다.
음향정합층(800)은 유리 또는 수지 재질로 형성될 수 있고, 음향 임피던스가 압전체(600)로부터 대상체를 향해 단계적으로 변화하도록 재질이 서로 다른 제1 음향정합층(801)과 제2 음향정합층(802)을 포함할 수 있다.
음향정합층(800)은 전극부(810)를 포함할 수 있다. 전극부(810)는 압전체(600)와 연결되도록 제1 음향정합층(801)과 압전체(600) 사이에 배치될 수 있다. 전극부(810)는 금, 은 또는 구리 등과 같은 고전도성 금속으로 형성될 수 있고, 증착, 스퍼터링, 도금 또는 스프레이 등의 방법으로 형성될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 초음파 프로브(100)는 음향정합층(800)의 전방에 배치되어 전방으로 진행하는 초음파 신호를 특정 지점에 집속시키는 렌즈층을 더 구비할 수 있다.
제1 센터 연결부(551)와, 제2 센터 연결부(552)와, 사이드 연결부(56)와, 접지 연결부(570)는 압전체(600)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 관하여 상세히 설명한다.
압전체(600)는 하면에 형성되는 제1 전극(601)과 상면에 형성되는 제2 전극(602)을 포함할 수 있다. 압전체(600)는 제1 센터 연결부(551), 제2 센터 연결부(552), 또는 사이드 연결부(560)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 전극층(703)은 흡음층(500)의 전방에 노출된 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a) 또는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 압전체(600)는 센터 압전체(600a)를 포함하고, 센터 압전체(600a)의 제1 전극(601)은 제3 전극층(703)을 매개로 하여 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a) 또는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 다이싱에 의해 형성되는 커프(540)로 인하여 압전체는 복수의 열(C)로 분리된다. 복수의 열(C) 각각에는 제3 전극층(703)과 센터 압전체(600a)가 마련된다. 제1 센터 압전체(551)의 전극(551a)과 제2 센터 압전체(552)의 전극(552a)은 측 방향(L)으로 하나의 열(C) 간격만큼 어긋나게 배열되어 있으므로, 복수의 열(C) 각각에 존재하는 센터 압전체(600a)의 제1 전극(601)과 제3 전극층(703)에는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a) 또는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a) 중 어느 하나만 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 전극층(702)은 흡음층(500)의 전방에 노출된 사이드 연결부(560)의 전극(560a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 압전체(600)는 사이드 압전체(600b)를 포함하고, 사이드 압전체(600b)의 제1 전극(601)은 제2 전극층(702)을 매개로 하여 사이드 연결부(560)의 전극(560a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
사이드 연결부(560)의 전극(560a)은 모든 열(C)에 대응되도록 형성되므로 복수의 열(C) 각각에는 사이드 연결부(560)의 전극(560a)이 배치될 수 있다.
제1 전극층(701)은 흡음층(500)의 전방에 노출된 접지 연결부(570)의 전극(570a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 접지 연결부(570)의 전극(570a)은 모든 열(C)에 대응되도록 형성되므로 복수의 열(C) 각각에는 접지 연결부(570)의 전극(570a)이 배치될 수 있다.
음향정합층(800)의 전극부(810)는 압전체(600)의 제2 전극(602) 및 제1 전극층(701)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 연결에 의해 압전체(600)는 전극부(810)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 열(C) 각각에 마련되는 음향정합층(800)의 전극부(810)는 해당 열(C)에 마련되는 제2 전극(602) 및 제1 전극층(701)과 전기적으로 연결될 뿐이며, 다른 열(C)의 제2 전극(602) 및 제1 전극층(701)과는 전기적으로 연결되지 않도록 분리되어 있을 수 있다.
도면에 따른 초음파 프로브(100)의 전극부(810)는 압전체(600)와 인접한 제 1 음향정합층(801)의 후방에 형성되는 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 음향정합층(800)은 음향정합층(800)의 전체를 둘러싸도록 형성되는 전극부(810)를 갖는 형태로 구비될 수도 있고, 압전체(600)와 전기적으로 직접 연결될 수 있도록 그 전체 또는 일부분(예를 들어 제1 음향정합층(801))이 전도성 재질로 형성되는 형태로 구비될 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 7은 도 2에 도시된 초음파 프로브의 회로 일부를 도시한 도면이다. 도 8은 도 6에 도시된 초음파 프로브에서 일 실시예에 따른 회로 일부를 도시한 도면이다. 도 9는 도 6에 도시된 초음파 프로브에서 다른 실시예에 따른 회로 일부를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하여 초음파 프로브의 구성을 제어적 측면에서 설명한다.
도 7을 참조하면, 센터 연결부(550) 또는 사이드 연결부(560)를 통하여 센터 압전체(600a) 또는 사이드 압전체(600b)와 전기적으로 연결될 수 있는 복수의 커넥터(900)를 포함할 수 있다.
초음파 프로브(100)는 소정 주파수의 전압을 생성하는 펄서(미도시)를 포함하고, 커넥터(900)는 펄서에서 생성된 전압을 압전체(600)로 전달할 수 있다. 압전체(600)는 펄서에서 출력되는 전압의 진폭 및 주파수에 따라 진동하여 초음파를 생성할 수 있다.
커넥터(900)는 센터 연결부(550)와 연결되는 제1 커넥터(901), 제1 사이드 연결부(561)에 연결되는 제2 커넥터(902), 제2 사이드 연결부(562)에 연결되는 제3 커넥터(903)를 포함할 수 있다. 도면에 도시된 커넥터(900)는 하나의 열(C)에 마련되는 커넥터(900)를 도시한 것이다. 따라서, 제1 커넥터(901)는 그 열(C)에 마련되는 센터 연결부(550)의 전극이 무엇인지에 따라 제1 센터 연결부(551) 또는 제2 센터 연결부(552)와 연결될 수 있다. 도 7의 경우 예시적으로, 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a)에 연결된 경우가 도시되었다.
각 커넥터(900)는 연결되는 연결부(550,560)의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 커넥터(901)는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a) 또는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 커넥터(902)는 제1 사이드 연결부(561)의 전극(561a)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제3 커넥터(903)는 제2 사이드 연결부(562a)의 전극(562a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, 커넥터(900)는 별도의 전선이나 전극 등일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 연결부(551,552,561,562)의 전극(551a,552a,561a,562a) 자체가 커넥터(900)에 해당될 수 있다. 즉, 도 7 내지 도 9에 도시된 커넥터의 구조는 통상적인 방법으로 구현된 회로의 형상을 간략히 도시한 것에 해당될 수 있다.
제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903)는 전기적으로 병렬일 수 있고, 제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903)는 병렬 연결된 상태에서 제1 커넥터(901)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터(901)와 서로 병렬 연결된 상태의 제2 커넥터(902) 및 제3 커넥터(903) 사이에는 스위치(910)가 마련될 수 있다. 스위치(910)는 그 개폐에 따라 물리적 또는 전자적인 방법으로 펄서에서 생성된 신호를 제2 커넥터(902) 및 제3 커넥터(903)로 전달 또는 차단함으로써 사이드 연결부(561,562)에 의해 사이드 압전체(600b)로 흐르는 신호를 제어할 수 있다.
스위치(910)가 열린 경우, 제1 커넥터(901)만 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 센터 압전체(600a)만 초음파를 생성할 수 있다. 이 때, 압전체(600a)에 의해 발생되는 초음파 신호를 이용하여 대상체 깊이 방향으로 얕은 영역(near-field)에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
스위치(910)가 닫힌 경우, 제1 내지 제3 커넥터(901,902,903) 모두 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 사이드 압전체(600b)와 센터 압전체(600a)의 진동에 의해 초음파가 생성될 수 있다. 이 때, 압전체(600)들에 의해 발생되는 초음파 신호를 이용하여 대상체 깊이 방향으로 깊은 영역(far-field)에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
본체(200) 내부나 그 밖의 위치에 마련될 수 있는 프로세서(미도시)는 스위치(910)가 열린 경우일 때의 near-field 이미지와 스위치(910)가 닫힌 경우일 때의 far-field 이미지를 이용하여 취합, 합성, 편집 등의 방법으로 전 영역에서의 고해상도 이미지를 구현할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고 스위치(910)의 개폐 여부에 따라 고해상도의 이미지를 얻을 수 있는 대상체의 부분은 다를 수 있으며, 프로세서는 스위치가 열린 경우와 닫힌 경우의 고해상도 이미지 부분을 이용하여 전 영역에서의 고해상도 이미지를 구현할 수 있다.
도 8을 참조하면, 초음파 프로브는 제3 사이드 연결부(563)와 제4 사이드 연결부(564)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제3 사이드 연결부(563)의 전극(563a)과 전기적으로 연결되는 제4 커넥터(904) 및 제4 사이드 연결부(564)의 전극(564a)과 전기적으로 연결되는 제5 커넥터(905)를 더 포함할 수 있다. 제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903)는 전기적으로 병렬일 수 있고, 제4 커넥터(904)와 제5 커넥터(905)는 전기적으로 병렬일 수 있다.
제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903)가 병렬 연결된 상태에서 제1 커넥터(901)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터(901)와 서로 병렬 연결된 상태의 제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903) 사이에는 제1 스위치(910)가 마련될 수 있다. 제4 커넥터(904)와 제5 커넥터(905)가 병렬 연결된 상태에서 제1 커넥터(901)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터(901)와 서로 병렬 연결된 상태의 제4 커넥터(904)와 제5 커넥터(905) 사이에는 제2 스위치(920)가 마련될 수 있다.
제1 스위치(910)는 열리고 제2 스위치(920)는 닫힌 경우, 제1 커넥터(901), 제4 커넥터(904), 제5 커넥터(905)만 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 사이드 압전체(600c)와 센터 압전체(600a)의 진동에 의해 초음파가 생성될 수 있다. 이 때, 압전체(600)들에 의해 발생되는 초음파 신호를 이용하여 대상체 깊이 방향으로 얕은 영역(near-field)에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
제2 스위치(920)는 열리고 제1 스위치(910)는 닫힌 경우, 제1 커넥터(901), 제2 커넥터(902), 제3 커넥터(903)만 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 즉, 사이드 압전체(600b)와 센터 압전체(600a)의 진동에 의해 초음파가 생성될 수 있다. 이 때, 압전체(600)들에 의해 발생되는 초음파 신호를 이용하여 대상체 깊이 방향으로 깊은 영역(far-field)에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 스위치(910)는 열리고 제2 스위치(920)는 닫힌 경우에 far-field에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있고, 제2 스위치(920)는 열리고 제1 스위치(910)는 닫힌 경우에 near-field에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
프로세서(미도시)는 각각의 경우에서 얻은 이미지들을 비교하여 가장 고해상도인 near-field의 이미지와 가장 고해상도인 far-field의 이미지를 이용하여 취합, 합성, 편집 등의 방법으로 전 영역에서의 고해상도 이미지를 구현할 수 있다. 즉, 각각의 경우의 이미지들을 비교하여 특정 깊이일 때의 가장 고해상도인 이미지를 이용하는 방식으로 대상체의 깊이 방향 전 영역에 대해서 고해상도 이미지를 얻을 수 있다.
또 다른 예를 들 수 있다. 센터 압전체(600a)만 진동하도록 제1 스위치(910)와 제2 스위치(920) 모두 열린 경우, 센터 압전체(600a)와 사이드 압전체의 일부(600b)만 진동하도록 제1 스위치(910)만 닫힌 경우, 모든 압전체(600a,600b,600c)가 진동하도록 제1 스위치(910)와 제2 스위치(920)가 닫힌 경우로 나누어 질 수 있다.
각각의 경우 대상체 깊이 방향으로 서로 다른 영역에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다. 각각의 경우의 이미지들을 비교하여 특정 깊이일 때의 가장 고해상도인 이미지를 이용하는 방식으로 대상체의 깊이 방향 전 영역에 대해서 고해상도 이미지를 얻을 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 9와 같이 제1 커넥터(901), 병렬 연결 상태인 제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903), 병렬 연결 상태인 제4 커넥터(904)와 제5 커넥터(905)는 각각 독립적으로 신호를 송수신할 수 있도록 마련될 수 있다. 전달되는 신호는 하나의 펄서에서 생성되거나 복수의 펄서에서 생성될 수 있다.
복수의 사이드 압전체(600b,600c) 및 사이드 연결부(561,562,563,564)는 센터 압전체(600a) 및 센터 연결부(550)의 좌우 측에 마련되어 상술한 내용과 같은 방식으로 제어됨으로써 초음파 프로브의 성능을 증대시키고, 초음파 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 10은 도 2에 도시된 초음파 프로브의 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 도 11은 도 10의 제조과정에서 장착홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다. 도 12은 도 10의 제조과정에서 전극층이 형성된 상태를 도시한 도면이다. 도 13는 도 10의 제조과정에서 제1 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다. 도 14은 도 10의 제조과정에서 압전체가 마련된 상태를 도시한 도면이다. 도 15은 도 10의 제조과정에서 제2 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 15을 참조하여 초음파 프로브(100)의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 10의 흐름도 따른 초음파 프로브(100)의 제조방법에 따르면, 흡음층(500)을 마련할 수 있다(S110).
흡음층(500)은 중심에 배치되는 흡음체(514)의 양측면에 제1 센터 연결부(551)와 제2 센터 연결부(552)가 접합되고, 제1 센터 연결부(551)와 제2 센터 연결부(552) 각각의 측면에 흡음체들(513,515)이 접합되고, 흡음체들(513,515) 각각의 측면에 사이드 연결부(560)가 접합되고, 사이드 연결부(560)의 측면에 흡음체들(512,516)이 접합되고, 흡음체들(512,516) 각각의 측면에 접지 연결부(570)가 접합되고, 접지 연결부(570)의 측면에 흡음체들(511,517)이 접합되어 마련될 수 있다.
흡음체(511,512,513,514,515,516,517)는 에폭시 수지 및 텅스텐 파우더 등이 추가된 고무를 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
흡음층(500)을 마련하는 것은 제1 센터 연결부(551)와 제2 센터 연결부(552)에 전극(551a,552a)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 도에 도시된 것과 같이, 제1 센터 연결부(551)에는 측 방향(L)으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 전극(551a)이 형성될 수 있고, 제2 센터 연결부(552)에는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a)과 어긋나게 배치되는 복수의 전극(552a)이 형성될 수 있다.
이렇게 마련된 흡음층(500)의 전면은 편평하게 마련될 수 있다. 따라서, 흡음층(500)의 전면이 오목한 형태가 되도록 흡음층(500)을 절삭하여 장착홈(520)을 형성할 수 있다(S120). 장착홈(520)은 압전체(600)가 삽입될 수 있도록 압전체(600)와 대응되는 형상으로 흡음층(500)에 오목하게 형성될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4와 도 7을 참조하여 예를 들면, 흡음체(510,511,512,513,514,515,516,517)가 장착홈(520)을 형성할 수 있도록 가장 외측에 배치되는 흡음체들(511,517)과 인접한 흡음체들(512,516)은 단턱지게 형성될 수 있다. 단턱지게 형성된 흡음체들(512,516) 보다 내측에 배치되는 흡음체들(513,514,515)은 단턱지게 형성된 흡음체의 하부와 대응되는 높이를 갖고, 단턱지게 형성된 흡음체들(512,516) 보다 외측에 배치되는 흡음체들(511,517)은 단턱지게 형성된 흡음체(512,516)의 상부와 대응되는 높이로 형성될 수 있다.
이와 함께, 제1 센터 연결부(551) 및 제2 센터 연결부(552)에 전극(551a,552a)을 형성하고, 사이드 연결부(560)와 접지 연결부(570)를 마련할 수 있다.
도면과 같이 제1 센터 연결부(551), 제2 센터 연결부(552), 사이드 연결부(560), 접지 연결부(570)를 흡음체(511,512,513,514,515,516,517) 사이에 접합하여 흡음층(500)을 마련할 수 있다. 이렇게 형성된 흡음층(500)에는 장착홈(520)이 마련되어 있다.
상술한 바와 같이, 흡음층(500)을 마련하는 것과 장착홈(520)을 형성하는 것은 순서에 제한되지 않으며 동시에 수행되는 것도 가능하다.
장착홈(520)이 형성된 흡음층(500)에 전극층(700)을 형성할 수 있다(S130).
장착홈(520)의 바닥면에는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a), 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a), 사이드 연결부(560)의 전극(560a)이 노출될 수 있고, 장착홈(520)의 양옆에 위치하는 단턱진 부분의 상부에는 접지 연결부(570)의 전극(570a)이 노출될 수 있다. 흡음층(500)의 전면에 전극층(700)이 형성되면 전극층(700)은 상기 전극들(551a,552a,560a,570a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전극층(700)은 금, 은 또는 구리 등과 같은 고전도성 금속으로 형성될 수 있으며, 증착, 스퍼터링, 도금 또는 스프레이 등과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 고전도성 금속을 흡음층(500)의 전면에 적층시킬 수 있는 다른 방법을 포함할 수 있다.
이렇게 형성된 전극층(700)은 장착홈(520)의 바닥면과, 장착홈(520)의 양측면과, 장착홈(520)의 양옆에 위치하는 흡음층(500)의 단턱진 부분을 포함하는 흡음층(500)의 전면에 일체로 형성될 수 있다.
전극층(700)을 분할하여 제1 전극층(701)을 형성하기 위하여 장착홈(520)의 양측면에 제1 분리홈(531)을 형성할 수 있다(S140). 제1 분리홈(531)은 다이싱 공정에 의해 형성될 수 있다. 제1 분리홈(531)을 형성하기 위하여 다이싱 공정이 이루어 질 때 장착홈(520)의 양측면에 형성된 전극층(700)은 절삭되어 제거될 수 있다. 따라서, 장착홈(520)의 양 옆에는 제1 전극층(701)이 형성될 수 있다.
이 때, 제1 분리홈(531)은 장착홈(520)의 깊이보다 더 깊게 절삭될 수 있다. 달리 말하면, 제1 분리홈(531)의 바닥면은 장착홈(520)의 바닥면의 하방에 위치하도록 형성될 수 있다.
장착홈(520)에 압전체(600)를 적층할 수 있다(S150). 압전체(600)는 장착홈(520)의 바닥면에 위치하는 전극층(700)의 위에 적층될 수 있다. 따라서, 장착홈(520)의 바닥면에 위치하는 전극층(700)과 압전체(600)의 제1 전극(601)은 전기적으로 연결될 수 있다.
장착홈(520)에 압전체(600)가 삽입되어 적층된 상태에서, 제2 전극층(702)과 제3 전극층(703)을 형성하기 위하여 제2 분리홈(532)을 형성할 수 있다(S160). 제2 분리홈(532)은 다이싱 공정에 의해 형성될 수 있다. 제2 분리홈(532)은 제1 센터 연결부(551)와 사이드 연결부(560) 사이 또는 제2 센터 연결부(552)와 사이드 연결부(560) 사이에 형성될 수 있다.
제2 분리홈(532)은 장착홈(520)의 바닥면에 위치하는 전극층(700) 및 그 전극층(700)에 적층된 압전체(600)를 함께 절삭하여 형성할 수 있다. 제2 분리홈(532)에 의해 전극층(700)은 제2 전극층(702)과 제3 전극층(703)으로 분리되고, 압전체(600)는 사이드 압전체(600b)와 센터 압전체(600a)로 분리될 수 있다. 따라서, 제2 전극층(702)과 전기적으로 연결되는 사이드 압전체(600b)와, 센터 연결부(551,552)와 전기적으로 연결되는 센터 압전체(600a)를 형성할 수 있다.
음향정합층(800)을 마련할 수 있다(S170). 압전체(600)에 음향정합층(800)을 적층할 수 있다. 압전체(600)의 제2 전극(602)과 제1 전극층(701)의 전방 측은 음향정합층(800)의 전극부(810)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극층(701)은 그 후방 측이 접지 연결부(570)의 전극(570a)과 전기적으로 연결되는 상태이므로, 압전체(600)는 서로 전기적으로 연결되는 제1 전극층(701)과 전극부(810) 및 제2 전극(602)을 매개로 접지 연결부(570)의 전극(570a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다이싱 공정으로 형성되는 커프(540)에 의하여 압전체(600)는 복수 개의 열(C)로 분리될 수 있다(S180). 커프(540)를 형성하는 다이싱 공정은 제1 전극층(701), 제2 전극층(702), 제3 전극층(703) 및 전극부(810)가 신뢰성 있게 분리될 정도의 깊이로 수행될 수 있다.
커프(540)를 형성하는 다이싱 공정은 음향정합층(800)이 적층된 후 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 음향정합층(800)이 적층되기 전에 먼저 수행될 수도 있다.
커프(540)를 형성하는 다이싱 공정에 의하여 압전체(600)는 소정 간격을 갖는 복수 개의 열(C)로 분할될 수 있고, 복수 개의 열(C) 각각에 배치되는 전극층(700)은 인접한 다른 열의 전극층(700)과 전기적으로 분리될 수 있다.
상기한 초음파 프로브(100)의 제조방법은 반드시 상술한 순서대로 실시되어야 하는 것은 아니며 그 순서가 바뀌어 실시되거나 동시에 실시되어도 무방하다.
도 16는 도 2에 도시된 초음파 프로브의 다른 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 도 17은 도 16의 제조과정에서 제3 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다. 이하에서, 상기한 설명과 중복되는 부분은 생략한다.
도 16의 흐름도에 따른 초음파 프로브(100)의 제조방법에 따르면, 제1 분리홈(531) 형성 후, 제2 전극층(702)과 제3 전극층(703)을 형성하기 위하여 제2 분리홈(532)을 형성할 수 있다(S250).
도 17과 같이, 압전체(600)에 제2 분리홈(532)과 대응되는 제3 분리홈(610)을 형성할 수 있다(S260). 압전체(600)가 제2 전극층(702) 및 제3 전극층(703) 위에 적층되면 압전체(600)에 형성된 제3 분리홈(610)은 제2 분리홈(532)과 마주할 수 있도록 배치될 수 있다.
압전체(600)와 음향정합층(800)을 마련할 수 있다(S270). 압전체(600)에는 제3 분리홈(610)이 형성될 수 있다. 압전체(600)는 장착홈(520)에 적층될 수 있고, 음향정합층(800)은 장착홈(520)에 위에 적층될 수 있다. 압전체(600)와 음향정합층(800)의 적층은 동시에 수행될 수 있다.
이상 특정 실시 예에 의하여 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시 예에 한정되는 것은 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 (12)

  1. 흠음층을 형성하는 복수의 흡음체;
    상기 흡음체들 사이에 접합되는 적어도 하나의 접지 연결부;
    상기 흡음체들 사이에 접합되고 전극을 구비하는 적어도 하나의 센터 연결부;
    상기 흡음체들 사이에 접합되고 상기 센터 연결부보다 외측에 배치되며 전극을 구비하는 복수의 사이드 연결부; 및
    상기 접지 연결부, 상기 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 흡음층의 전방에 배치되는 복수의 압전체;를 포함하는 초음파 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡음층의 표면에는 복수의 전극층이 형성되는 초음파 프로브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극층은
    상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 제1 전극층과,
    상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극층과,
    상기 센터 연결부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 제3 전극층을 포함하는 초음파 프로브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극층, 상기 제2 전극층 및 상기 제3 전극층 각각은 분리되게 형성되고,
    상기 제2 전극층 및 상기 제3 전극층은 상기 압전체의 하단에서 상기 압전체와 전기적으로 연결되는 초음파 프로브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센터 연결부는
    제1 센터 연결부 및 상기 제1 센터 연결부의 전극과 마주하지 않도록 형성되는 전극을 갖는 제2 센터 연결부로서, 상기 제1 센터 연결부와 이격되게 배치되는 제2 센터 연결부를 포함하는 초음파 프로브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사이드 연결부는
    제1 사이드 연결부와, 제2 사이드 연결부를 포함하고,
    상기 제1 사이드 연결부의 전극과 상기 제2 사이드 연결부의 전극은 서로 마주보게 형성되는 초음파 프로브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 사이드 연결부는 상기 제1 센터 연결부와 상기 제1 센터 연결부와 인접한 상기 접지 연결부 사이에 배치되고, 상기 제2 사이드 연결부는 상기 제2 센터 연결부와 상기 제2 센터 연결부와 인접한 상기 접지 연결부 사이에 배치되는 초음파 프로브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 센터 연결부 및 제2 센터 연결부와 전기적으로 연결되는 압전체들과 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 압전체들은 분리되어 있는 초음파 프로브.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 흡음층에는 장착홈이 형성되고 상기 압전체는 상기 장착홈에 삽입되는 초음파 프로브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층은 상기 장착홈의 바닥면에 형성되는 초음파 프로브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 장착홈은
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 분리하도록 상기 장착홈의 양측면에 형성되는 제1 분리홈과, 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층을 분리하도록 상기 장착홈의 바닥면에 형성되는 제2 분리홈을 포함하는 초음파 프로브.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 분리홈의 바닥면과 상기 제2 분리홈의 바닥면은 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층 하방에 위치하도록 형성되는 초음파 프로브.
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