KR101214458B1

KR101214458B1 - 초음파 프로브

Info

Publication number: KR101214458B1
Application number: KR1020100004543A
Authority: KR
Inventors: 임성민; 정호; 김도경
Original assignee: 주식회사 휴먼스캔
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2012-12-21
Anticipated expiration: 2030-01-18
Also published as: EP2527828B1; KR20110084802A; JP2013517088A; EP2527828A4; JP5542966B2; EP2527828A1; US20120285250A1; WO2011087192A1; US8973443B2

Abstract

본 발명은 고강도 집속 초음파를 이용한 초음파 치료 시스템에 관한 것으로, 초음파 및 열방출 특성이 향상되며, 제조 공정 및 유지보수 공정을 용이하게 진행할 수 있는 초음파 프로브를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 하우징은 상부의 가장자리 둘레에서 안쪽을 향하여 오목하게 형성되어 있으며, 상부의 중심에서 일정 반경의 외측부터 가장자리까지 균일하게 복수의 설치구멍이 형성되어 있다. 복수의 프로브 유닛은 복수의 설치구멍에 각각 설치되어 하우징의 상부에 구면을 형성한다. 그리고 접지필름은 복수의 프로브 유닛이 형성하는 구면을 덮는다. 이때 프로브 유닛은 구리 소재의 연결바 하부에 하우징 하부로 돌출되는 제1 접속핀이 형성되어 있고, 연결바 상부에 후면블록, 압전웨이퍼 및 음향정합층이 순차적으로 적층되어 형성된 구조를 갖는다. 하우징에 설치된 복수의 프로브 유닛의 상부면 즉 음향정합층이 구면을 형성하며, 음향정합층 위에 접지필름이 형성되며, 접지필름 위에 커버층이 형성될 수 있다.

Description

초음파 프로브{Ultrasound probe}

본 발명은 고강도 집속 초음파를 이용한 초음파 치료 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파 및 열방출 특성이 향상되며, 제조 공정 및 유지보수 공정을 용이하게 진행할 수 있는 초음파 치료 시스템의 초음파 프로브에 관한 것이다.

최근 몇년사이에, 초음파 치료의 사용범위가 점점 넓어지고 있다. 초음파 치료의 발전과 함께, 특정의 초음파 치료, 특히 고강도 집속 초음파(high-intensity focused ultrasound; HIFU)는 많은 종류의 질병, 특히 종양(tumor)을 효과적으로 치료하기 위하여 데미징 도스(damaging dose)에 적용된다. 종래의 외과수술 및 화학적인 치료(chemotherapy)와 비교하여서, HIFU 치료는 환자의 외상을 덜 손상시키고 비침입성 치료(non-invasive treatment)를 실현시킬 수 있다. 따라서, HIFU 치료의 임상 적용은 빠르게 발전되고 있다. 예컨대 간암(liver cancer), 뼈 육종(bone sarcoma), 유방암(breast cancer), 췌장암(pancreas cancer), 신장암(kidney cancer), 연조직의 종양(soft tissue tumor) 및 골반 종양(pelvic tumor) 등에 HIFU 치료가 이용되고 있다.

이와 같은 초음파 치료 장치는 일반적으로 구형 집속(sphere focusing)을 채택하는 초음파 프로브(ultrasound probe)가 사용된다. 초음파 프로브의 모든 점으로부터 발산되는 초음파는 구형의 중심으로 향하고, 집속된 초음파로 된다. 초음파 치료 장치상의 발산기(emitter)는 몸체의 외부로 부터 몸체의 내부로 초음파를 발산하고, 이것은 방출 및 전송 동안에 집속되어서 고에너지 집속점을 형성한다. 따라서, 고강도 및 연속적인 초음파 에너지는 환자(subject)의 타겟 영역(target region)에 적용된다. 집속점에서 발생되는 과도한 고온의 효과(65～100℃), 캐비테이션 효과(cavitation effect), 기계적인 효과 및 음파-화학적인 효과는 병든 조직의 응고성 괴사(coagulative necrosis)를 선택적으로 발생시키고, 또한 종양의 증식(proliferation), 침입(invasion) 및 전이(metastasis)를 못하게 하기 위하여 사용될 수 있다.

이와 같은 초음파 치료 장치는 고강도 집속 초음파 치료를 적용하는 동안에, 집속점의 정확하고 안전하며 그리고 효과적인 국소화(localization)는 성공적인 치료(treatment)를 위하여 필수적이며, 또한 타겟(target)을 위치시키기 위한 작동의 편리성을 더욱더 향상시킬 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 초음파 및 열방출 특성이 향상된 초음파 프로브를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조 공정 및 유지보수 공정을 용이하게 진행할 수 있는 초음파 프로브를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하우징, 복수의 프로브 유닛 및 접지필름을 포함하는 초음파 프로브를 제공한다. 상기 하우징은 상부의 가장자리 둘레에서 안쪽을 향하여 오목하게 형성되어 있으며, 상기 상부의 중심에서 일정 반경의 외측부터 가장자리까지 균일하게 복수의 설치구멍이 형성된다. 상기 복수의 프로브 유닛은 상기 복수의 설치구멍에 각각 설치되어 상기 하우징의 상부에 구면을 형성한다. 그리고 상기 접지필름은 상기 복수의 프로브 유닛이 형성하는 구면을 덮는다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 프로브 유닛은 전기 및 열전도성을 갖는 연결바, 상기 연결바의 하부면에 형성되며, 상기 하우징의 설치구멍을 통하여 상기 하우징의 하부로 돌출되는 제1 접속핀, 상기 연결바의 상부면에 형성되며, 상기 구면을 형성하기 위한 경사면이 형성된 후면블록, 상기 후면블록의 경사면에 형성된 압전웨이퍼 및 상기 압전웨이퍼의 상부면에 형성된 복수의 음향정합층을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 하우징에는 방사형으로 상기 설치구멍이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 하우징은 상기 구면의 중심에서 일정 반경의 외부로부터 상기 구면의 가장자리까지 복수의 고리 형태의 영역을 따라서 상기 복수의 설치구멍이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 제1 접속핀의 상부에 형성된 후면블록, 압전웨이퍼 및 음향정합층은 상기 하우징의 중심을 향하는 쪽의 제1 길이가 상기 하우징의 가장자리 쪽을 향하는 쪽의 제2 길이보다 짧다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 같은 고리에 형성된 상기 프로브 유닛은 동일한 형태를 갖는다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 하우징의 중심에서 가장자리쪽으로 갈수록 상기 프로브 유닛의 길이가 증가하고, 상기 하우징의 하부로 돌출된 제1 접속핀의 길이는 동일하다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 서로 상이한 고리에 위치하는 상기 프로브 유닛의 연결바의 길이가 상이하며, 상기 하우징의 중심에서 가장자리쪽으로 갈수록 증가한다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 프로브 유닛의 연결바는 하부에 상기 제1 접속핀이 삽입되어 결합되는 제1 핀구멍이 형성되어 있다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 프로브 유닛의 후면블록은 하부에 제2 접속핀이 돌출되어 있다. 이때 상기 프로브 유닛의 연결바는 상부에 상기 제2 접속핀이 삽입되어 결합되는 제2 핀구멍이 형성되어 있다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 하우징에 형성된 설치구멍은 상기 하우징의 하부에 형성되며 상기 제1 접속핀이 삽입되어 돌출되는 제1 설치구멍과, 상기 제1 설치구멍과 수직으로 연결되며, 상기 연결바가 삽입되는 제2 설치구멍과, 상기 제2 설치구멍과 수직으로 연결되며, 상기 후면블록이 삽입되어 탑재되는 제3 설치구멍을 포함한다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 프로브 유닛의 연결바의 소재로는 구리가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 프로브 유닛의 후면블록의 소재로는 그라파이트가 사용되고, 상기 압전웨이퍼의 소재로는 PZT 또는 PMN-PT가 사용되고, 상기 접지필름으로는 폴리이미드 필름이 사용될 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 초음파 프로브는 상기 접지필름을 덮어 보호하는 커버층을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 프로브는 하우징에 복수의 프로브 유닛이 설치되고, 하우징의 상부에 구면을 형성하기 때문에, 복수의 프로브 유닛의 제어를 통하여 초음파(음향) 특성을 향상시킬 수 있다. 프로브 유닛은 구면의 중심에서 일정 반경의 외부로부터 상기 구면의 가장자리까지 복수의 고리 형태의 영역을 따라서 설치되며, 그 고리를 복수개로 분할하는 형태를 갖기 때문에, 프로브 유닛과 프로브 유닛 사이의 빈 공간으로 인한 음향 손실을 억제하여 초음파 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 서로 이웃하는 고리에 형성된 프로브 유닛은 서로 어긋나게 형성함으로써, 초음파 특성을 향상시킬 수 있고, 프로브 유닛 간의 결합력을 향상시킬 수 있다.

프로브 유닛은 구리 소재의 연결바를 매개로 하부에 접속핀이 형성되고, 상부에 후면블록, 압전웨이퍼 및 음향정합층이 형성된 구조를 갖기 때문에, 연결바를 통한 열방출 효율을 향상시킬 수 있다.

접지필름은 하우징에 삽입 설치된 복수의 프로브 유닛의 상부면을 일괄적으로 덮어 보호하기 때문에, 초음파 프로브의 제조 공정을 단순화할 수 있고, 프로브 유닛과 프로브 유닛 사이의 빈 공간으로 인한 음향 손실을 억제하여 초음파 특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 프로브는 하우징에 형성된 설치구멍에 프로브 유닛이 삽입하여 제조하기 때문에, 제조 공정이 단순하다. 또한 하우징에서 프로브 유닛을 설치 및 분리가 가능하기 때문에, 개별 프로브 유닛 단위로 유지보수 작업을 수행할 수 있다. 따라서 초음파 프로브의 특정 부분의 손상에 따라 초음파 프로브 전체를 교체함으로 인해 발생되는 비용 손실을 억제할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 초음파 프로브는 하우징 하부에 접속핀이 돌출되어 있기 때문에, 와이어링 방식이 아닌 커넥터 접속 방식의 커넥터 케이블에 의해 초음파 치료 시스템의 본체에 연결되기 때문에, 초음파 프로브를 커넥터 케이블에서 탈착하여 유지보수 작업을 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 프로브에 커넥터 케이블이 연결되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 프로브를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 초음파 프로브를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 프로브 유닛을 보여주는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 프로브 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 프로브 유닛을 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 프로브(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 커넥터 케이블(200)을 이용한 커넥터 접속 방식으로 초음파 치료 시스템의 본체에 연결된다.

초음파 프로브(100)는 하우징(10)과, 하우징(10)에 설치되어 하우징(10) 상부에 구면을 형성하는 복수의 프로브 유닛(20)과, 복수의 프로브 유닛(20)이 형성하는 구면을 덮는 접지필름(30)과, 접지필름(30)을 덮는 커버층(40)을 포함한다. 즉 초음파 프로브(100)의 상부면은 구형 집속을 제공하기 위하여 사발(bowl) 형상의 구면으로 형성된다. 초음파 프로브(100)는 하우징(10)의 하부면으로 프로브 유닛(20)의 제1 접속핀(22)이 균일하게 돌출되어 있다. 하우징(10)의 중심 부분에는 관통 구멍(14)이 형성되어 있다. 접지필름(30)은 복수의 프로브 유닛(20)의 상부면 즉 음향정합층(27)의 상부면에 형성되며, 구면을 형성한다. 접지필름(30)으로는 폴리이미드 필름이 사용될 수 있다. 그리고 커버층(40)은 접지필름(30)을 덮어 보호한다. 커버층(40)으로는 실리콘 소재가 사용될 수 있다.

그리고 커넥터 케이블(200)은 복수의 제1 접속핀(22)에 대응되게 접속구멍(112)이 형성된 커넥터(110)와, 커넥터(110)에 삽입된 제1 접속핀(22)과 초음파 치료 시스템의 본체를 전기적으로 연결하는 케이블(120)을 포함한다. 초음파 치료 시스템의 본체는 커넥터 케이블(200)을 통하여 구동 신호를 초음파 프로브(100)로 인가하며, 초음파 프로브(100)는 인가 받은 구동 신호에 따라 초음파 치료에 필요한 고강도 집속 초음파를 발생시킨다.

이때 커넥터 케이블(200)의 커넥터(110)는 중심 부분에 하우징(10)의 관통 구멍(14)에 대응되게 관통 구멍(114)이 형성된 예를 개시하였지만, 일정 깊이로 홈을 형성하거나 관통 구멍을 형성하지 않을 수도 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)는 하우징(10) 하부에 제1 접속핀(22)이 돌출되어 있기 때문에, 와이어링 방식이 아닌 커넥터 접속 방식의 커넥터 케이블(200)을 이용하여 초음파 치료 시스템의 본체에 연결할 수 있다. 따라서 초음파 치료 시스템은 초음파 프로브(100)를 커넥트 케이블(200)에서 탈착하여 초음파 프로브(100)에 대한 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있는 이점이 있다.

그리고 접지필름(30)은 하우징(10)에 삽입 설치된 복수의 프로브 유닛(20)의 상부면을 일괄적으로 덮어 보호하기 때문에, 초음파 프로브(100)의 제조 공정을 단순화할 수 있고, 프로브 유닛(20)과 프로브 유닛(20) 사이의 빈 공간으로 인한 음향 손실을 억제하여 초음파 특성을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)는, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(10), 프로브 유닛(20) 및 접지필름(30)을 포함하여 구성되며, 커버층(40)을 더 포함할 수 있다. 하우징(10)은 상부의 가장자리 둘레에서 안쪽을 향하여 오목하게 형성되어 있으며, 상부의 중심에서 일정 반경의 외측부터 가장자리까지 복수의 설치구멍(12)이 형성되어 있다. 그리고 복수의 프로브 유닛(20)은 복수의 설치구멍(12)에 각각 설치되어 하우징(10)의 상부에 구형 집속을 위한 구면을 형성한다.

특히 하우징(10)은 원통형으로 중심 부분에 관통 구멍(14)이 형성되어 있으며, 상부에 관통 구멍(14)의 중심을 향하여 구면에 가깝게 형성된다. 하우징(10)은 경질의 플라스틱 소재로 제조될 수 있으며, 예컨대 polyethylene(PE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polyethylene-terephthalate(PET), acrylonitrile-butandiene-styrene(ABS) 등의 소재로 제조될 수 있다.

하우징(10)에는 방사형으로 설치구멍(12)이 형성될 수 있다. 특히 하우징(10)은 구면의 중심에서 일정 반경의 외부로부터 구면의 가장자리까지 복수의 고리 형태의 영역을 따라서 복수의 설치구멍(12)이 형성될 수 있다. 설치구멍(12)은 하우징(10)의 중심축의 방향에 평행한 방향으로 형성되며, 제1 설치구멍(12a), 제2 설치구멍(12b) 및 제3 설치구멍(12c)을 포함한다. 제1 설치구멍(12a)에서 제3 설치구멍(13c)으로 갈수록 구멍의 폭은 단계적으로 증가하며 상세한 설명은 후술하도록 하겠다.

그리고 복수의 프로브 유닛(20)은 각각 하우징(10)의 설치구멍(12)에 삽입 설치되며, 일단부는 하우징(10)의 하부로 돌출되며, 상단부는 하우징(10)의 상부로 돌출되어 구면을 형성한다. 이와 같은 프로브 유닛(20)은 연결바(21), 제1 접속핀(22), 후면블록(23), 압전웨이퍼(25) 및 음향정합층(27)을 포함하여 구성된다. 후면블록(23)의 하부면에는 제2 접속핀(28)이 형성되어 있다.

연결바(21)는 전기 및 열전도성을 갖는 소재로 제조되며, 기둥 형태를 갖는다. 연결바(21)의 소재로는 구리가 사용된 예를 개시하였지만, 전기 및 열전도성이 양호한 다른 금속 소재로 제조될 수 있다.

제1 접속핀(22)이 연결바(21)의 하부면에 형성되며, 하우징(10)의 설치구멍(12)을 통하여 하우징(10)의 하부로 돌출된다. 이때 연결바(22)의 하부면에는 제1 접속핀(22)의 일부가 삽입되어 결합되는 제1 핀구멍(24)이 형성되어 있다. 한편 본 실시예에서는 제1 접속핀(21)의 일부가 연결바(21)가 삽입되어 결합되는 예를 개시하였지만, 일체로 형성할 수도 있다.

후면블록(23)은 연결바(21)의 상부면에 형성되며, 상면은 구면을 형성할 수 있도록 경사면으로 형성된다. 후면블록(23)은 압전웨이퍼(25)로부터 후면블록(23)을 향해 진행하는 불필요한 초음파 신호를 흡수한다. 후면블록(23)의 소재로는 흡음성이 우수한 고무 또는 그라파이트가 사용될 수 있다. 그리고 후면블록(23)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상에서 일부가 잘려져 수직 단면이 사다리꼴 형태를 갖는다. 그리고 잘려진 면이 후면블록(23)의 경사면을 형성한다.

후면블록(23)은 하부면으로 제2 접속핀(28)이 돌출되어 있으며, 제2 접속핀(28)은 후면블록(23)과 일체로 형성된다. 이때 연결바(21)의 상부면에는 제2 접속핀(28)이 삽입되어 결합되는 제2 핀구멍(26)이 형성되어 있다. 따라서 후면블록(23)은 제2 접속핀(28)을 매개로 제2 핀구멍(26)에 삽입되어 연결바(21)에 결합된다. 후면블록(23)의 하부면이 연결바(21)의 상부면에 밀착되게 설치된다.

이때 연결바(21)의 제1 및 제2 핀구멍(24,26)에 제1 및 제2 접속핀(22,28)은 억지끼움 방식으로 삽입되어 고정 설치되거나, 전기 전도성 접착제를 매개로 삽입되어 고정 설치될 수 있다.

후면블록(23)의 경사면에 압전웨이퍼(25) 및 음향정합층(27)이 순차적으로 형성되며, 후면블록(23)의 경사면에 평행하게 형성된다. 후면블록(23)의 경사면에 대응하는 상하부면을 갖는 직육면체 형태의 압전웨이퍼(25) 및 음향정합층(27)이 순차적으로 적층된다. 이로 인해 본 실시예에서는 경사면의 아래쪽을 향하여 약간 돌출된 형태로 압전웨이퍼(25) 및 음향정합층(27)이 적층된 예를 개시하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 후면블록(23)의 경사면에 이웃하는 외측면을 벗어나지 않게 압전웨이퍼 및 음향정합층이 적층될 수도 있다. 이 경우 압전웨이퍼 및 음향정합층은 후면블록(23)의 경사면에 대응하는 상하부면을 가지며 수직 단면이 평행사변형 형태를 갖는다.

압전웨이퍼(25)는 후면블록(23)의 경사면에 형성되며, 초음파를 발생시킨다. 압전웨이퍼(25)는 스캔 방향에 대해 복수의 소자로 분할되어 있다. 압전웨이퍼(25)의 소재로는 PZT, PMN-PT 등의 세라믹 소재가 사용될 수 있다.

그리고 음향정합층(27)은 압전웨이퍼(25)의 상부면에 형성되며, 압전웨이퍼(25)에서 발생된 초음파의 음향정합을 수행한다. 음향정합층(27)은 적어도 한 층 이상 형성될 수 있다. 음향정합층(27)은 메탈 파우더, 세라믹 파우더, 실리콘 웨이퍼 등으로 제조될 수 있다. 음향정합층(27) 위에 접지필름(30)이 형성된다.

특히 프로브 유닛(20)은 하우징(10)의 설치구멍(12)에 설치되며, 같은 고리에 설치된 프로브 유닛(20)은 동일한 형태를 갖는다. 하우징(10)의 중심에서 가장자리쪽으로 갈수록 설치구멍(12)의 길이가 증가하기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이, 프로브 유닛(20)의 길이는 증가하지만, 하우징(10)의 하부로 돌출된 제1 접속핀(22)의 길이는 균일하다. 이때 서로 상이한 고리에 위치하는 프로브 유닛(20)의 연결바(21)의 길이가 상이하며, 하우징(10)의 중심에서 가장자리쪽으로 갈수록 증가한다.

프로브 유닛(20)이 고정 설치되는 하우징(10)의 설치구멍(12)은 전술하였지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 설치구멍(12a,12b,12c)을 포함한다. 제1 설치구멍(12a)은 하우징(10)의 하부에 형성되며 제1 접속핀(22)이 삽입되어 돌출된다. 제2 설치구멍(12b)은 제1 설치구멍(12a)과 수직으로 연결되며, 연결바(21)가 삽입되며, 제1 설치구멍(12a)이 형성된 제2 설치구멍(12b)의 바닥면에 연결바(21)의 하부면이 탑재된다. 그리고 제3 설치구멍(12c)은 제2 설치구멍(12b)과 수직으로 연결되며 후면블록(23)이 삽입되어 탑재된다. 제3 설치구멍(12c)에 프로브 유닛(20)의 후면블록(23)의 일부가 삽입되며, 후면블록(23) 상부의 압전웨이퍼(25) 및 음향정합층(27)은 제3 설치구멍(12c) 밖으로 돌출된다.

하우징(10)의 설치구멍(12)은 프로브 유닛(20)이 안정적으로 삽입되어 고정될 수 있도록, 프로브 유닛(20)의 형태에 대응되게 형성된다. 예컨대 프로브 유닛(20)의 제1 접속핀(22) 및 연결바(21)가 단면이 원형으로 형성될 경우, 제1 및 제 2 설치구멍(12a,12b) 또한 단면이 원형으로 형성된다. 프로브 유닛(20)의 후면블록(23) 위쪽 부분은 단면이 사각형 형태로 형성될 경우, 제3 설치구멍(12c)은 단면이 사각형 형태의 구멍으로 형성된다.

그리고 프로브 유닛(20)은 하우징(10)의 설치구멍(12)에 접착제를 매개로 고정 설치되거나 억지끼움 방식으로 고정 설치될 수 있다. 또는 프로브 유닛(20)을 하우징(10)의 설치구멍(12)에 나사 결합 방식으로 설치될 수 있다. 또는 그 외 다양한 방식으로 프로브 유닛(20)을 하우징(10)의 설치구멍(12)에 설치할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)는 하우징(10)에 복수의 프로브 유닛(20)이 설치되고, 하우징(10)의 상부에 구면을 형성하기 때문에, 복수의 프로브 유닛(20)의 제어를 통하여 초음파(음향) 특성을 향상시킬 수 있다. 프로브 유닛(20)은 구면의 중심에서 일정 반경의 외부로부터 구면의 가장자리까지 복수의 고리 형태의 영역을 따라서 설치되며, 그 고리를 복수개로 분할하는 형태를 갖기 때문에, 프로브 유닛(20)과 프로브 유닛(20) 사이의 빈 공간으로 인한 음향 손실을 억제하여 초음파 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 서로 이웃하는 고리에 형성된 프로브 유닛(20)은 서로 어긋나게 형성함으로써, 초음파 특성을 향상시킬 수 있고, 프로브 유닛 간의 결합력을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)의 프로브 유닛(20)은 구리 소재의 연결바(21)를 매개로 하부에 제1 접속핀(22)이 형성되고, 상부에 후면블록(23), 압전웨이퍼(25) 및 음향정합층(27)이 형성된 구조를 갖기 때문에, 연결바(21)를 통한 열방출 효율을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)는 하우징(10)에 형성된 설치구멍(12)에 프로브 유닛(20)을 삽입하여 제조하기 때문에, 제조 공정이 단순한다. 또한 하우징(10)에서 프로브 유닛(20)을 설치 및 분리가 가능하기 때문에, 개별 프로브 유닛(20) 단위로 유지보수 작업을 수행할 수 있다. 따라서 초음파 프로브(100)의 특정 부분의 손상에 따라 초음파 프로브(100) 전체를 교체함으로 인해 발생되는 비용 손실을 억제할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저 하우징(10)과, 하우징(10)의 각 고리의 설치구멍(12)에 삽입될 복수의 프로브 유닛(20)을 준비한다.

다음으로 하우징(10)의 관통구멍(14)에 근접한 쪽에 위치하는 설치구멍(12)에 프로브 유닛(20)을 삽입한 후 접착제를 개재하여 고정 설치한다. 이때 프로브 유닛(20)은 고리 형태를 형성한다. 이어서 하우징(10)에 고정 설치된 프로브 유닛(20)에 이웃하는 설치구멍(12)에 전술된 방식과 동일한 방식으로 프로브 유닛(20)을 고정 설치한다. 이와 같은 방식으로 하우징(10)의 관통구멍(14)에 근접한 쪽에서 먼쪽으로 순차적으로 프로브 유닛(20)을 하우징(10)의 설치구멍(12) 모두에 삽입 및 고정 설치한다.

다음으로 복수의 프로브 유닛(20)이 형성하는 구면 위에 접지필름(30)을 형성한다. 이때 접지필름(30)은 접착제를 매개로 복수의 프로브 유닛(20)의 음향정합층(27) 위에 부착되어 형성될 수 있다.

그리고 접지필름(30) 위를 커버층(40)으로 덮음으로써, 본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)의 제조 공정이 완료된다. 이때 커버층(40)은 접착 또는 코팅 방식으로 접지필름(30)을 덮도록 형성할 수 있다.

이때 본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)의 제조에 있어서, 하우징(10)의 안쪽부터 먼저 프로브 유닛(20)을 설치한 이유는, 후면블록(23)의 경사면의 아래쪽을 향하여 약간 돌출된 형태로 압전웨이퍼(25) 및 음향정합층(27)이 적층된 구조를 갖기 때문이다.

한편으로 후면블록의 경사면에 이웃하는 외측면을 벗어나지 않게 압전웨이퍼 및 음향정합층이 적층된 프로브 유닛을 사용하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 개시된 바와 같이 적층할 필요는 없다. 즉 프로브 유닛은 후면블록의 외측면을 벗어나지 않게 압전웨이퍼 및 음향정합층이 적층된 구조를 갖기 때문에, 같은 고리를 형성하는 부분에 동일한 프로브 유닛을 설치한다면 순서에 상관없이 프로브 유닛을 하우징에 삽입하여 설치할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 하우징 12 : 설치구멍
20 : 프로브 유닛 21 : 연결바
22 : 제1 접속핀 23 : 후면블록
24 : 제1 핀구멍 25 : 압전웨이퍼
26 : 제2 핀구멍 27 : 음향정합층
28 : 제2 접속핀 30 : 접지필름
40 : 커버층 100 : 초음파 프로브
200 : 커넥터 케이블

Claims

삭제
상부의 가장자리 둘레에서 안쪽을 향하여 오목하게 형성되어 있으며, 상기 상부의 중심에서 일정 반경의 외측부터 가장자리까지 균일하게 복수의 설치구멍이 형성된 하우징; 및
상기 복수의 설치구멍에 각각 설치되어 상기 하우징의 상부에 구면을 형성하는 복수의 프로브 유닛;
상기 복수의 프로브 유닛이 형성하는 구면을 일괄적으로 덮어 보호하는 접지필름;을 포함하고,
상기 프로브 유닛은,
전기 및 열전도성을 갖는 연결바;
상기 연결바의 하부면에 형성되며, 상기 하우징의 설치구멍을 통하여 상기 하우징의 하부로 돌출되는 제1 접속핀;
상기 연결바의 상부면에 형성되며, 상기 구면을 형성하기 위한 경사면이 형성된 후면블록;
상기 후면블록의 경사면에 형성된 압전웨이퍼;
상기 압전웨이퍼의 상부면에 형성된 복수의 음향정합층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제2항에 있어서,
상기 하우징에는 방사형으로 상기 설치구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제2항에 있어서,
상기 하우징은 상기 구면의 중심에서 일정 반경의 외부로부터 상기 구면의 가장자리까지 복수의 고리 형태의 영역을 따라서 상기 복수의 설치구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 접속핀의 상부에 형성된 후면블록, 압전웨이퍼 및 음향정합층은 상기 하우징의 중심을 향하는 쪽의 제1 길이가 상기 하우징의 가장자리 쪽을 향하는 쪽의 제2 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제4항에 있어서, 같은 고리에 형성된 상기 프로브 유닛은 동일한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제6항에 있어서, 상기 하우징의 중심에서 가장자리쪽으로 갈수록 상기 프로브 유닛의 길이가 증가하고, 상기 하우징의 하부로 돌출된 제1 접속핀의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제7항에 있어서, 서로 상이한 고리에 위치하는 상기 프로브 유닛의 연결바의 길이가 상이하며, 상기 하우징의 중심에서 가장자리쪽으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제2항에 있어서, 상기 프로브 유닛의 연결바는,
하부에 상기 제1 접속핀이 삽입되어 결합되는 제1 핀구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제9항에 있어서,
상기 프로브 유닛의 후면블록은 하부에 제2 접속핀이 돌출되어 있으며,
상기 프로브 유닛의 연결바는 상부에 상기 제2 접속핀이 삽입되어 결합되는 제2 핀구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제10항에 있어서, 상기 하우징에 형성된 설치구멍은,
상기 하우징의 하부에 형성되며 상기 제1 접속핀이 삽입되어 돌출되는 제1 설치구멍;
상기 제1 설치구멍과 수직으로 연결되며, 상기 연결바가 삽입되는 제2 설치구멍;
상기 제2 설치구멍과 수직으로 연결되며, 상기 후면블록이 삽입되어 탑재되는 제3 설치구멍;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제2항에 있어서,
상기 프로브 유닛의 연결바의 소재는 구리인 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제2항에 있어서,
상기 프로브 유닛의 후면블록의 소재는 그라파이트이고, 상기 압전웨이퍼의 소재는 PZT 또는 PMN-PT 이고, 상기 접지필름은 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
제2항에 있어서,
상기 접지필름을 덮어 보호하는 커버층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.