KR101018626B1 - Ultrasonic Probe with Heat Sink - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브에 관한 것으로서, 초음파 프로브에 있어서, 후면층에 방열을 위한 히트 싱크가 설치된다. 따라서, 본 발명은 압전체로부터 발생하는 열이 후면층을 통해서 히트 싱크로 신속하게 방출되도록 함으로써 압전체의 특성 저하를 억제하여 초음파 프로브의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하고, 음향렌즈의 발열을 방지함으로써 환자와의 접촉면 온도를 낮추도록 하며, 후면층이 흡수한 초음파가 전면으로 재반사되지 않도록 하여 초음파 프로브의 성능을 유지시키도록 하는 효과를 가지고 있다.The present invention relates to an ultrasonic probe having a heat sink, and in the ultrasonic probe, a heat sink for radiating heat is installed on a rear layer. Therefore, the present invention allows the heat generated from the piezoelectric material to be quickly discharged to the heat sink through the back layer to suppress the degradation of the piezoelectric characteristics, thereby preventing degradation of the ultrasonic probe and deterioration of durability, and preventing heat generation of the acoustic lens. The temperature of the contact surface is lowered, and the ultrasonic wave absorbed by the rear layer is prevented from being reflected back to the front surface, thereby maintaining the performance of the ultrasonic probe.

후면층, 히트 싱크, 초음파, 프로브, 음향렌즈, 압전체, 열전도홈, 열전도돌기Back layer, heat sink, ultrasonic wave, probe, acoustic lens, piezoelectric body, heat conduction groove, heat conduction protrusion

Description

Translated fromKorean

히트 싱크를 가지는 초음파 프로브{ULTRASONIC PROBE HAVING A HEAT SINK}Ultrasonic probe with heat sink {ULTRASONIC PROBE HAVING A HEAT SINK}

본 발명은 압전체의 특성 저하를 억제하여 초음파 프로브의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하고, 음향렌즈의 발열을 방지함으로써 환자와의 접촉면 온도를 낮추도록 하는 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic probe having a heat sink to reduce the temperature of the contact surface with a patient by suppressing the degradation of the piezoelectric property to prevent degradation of performance and deterioration of durability of the ultrasonic probe and to prevent heat generation of the acoustic lens.

일반적으로, 초음파 영상장치는 크게 전기 및 초음파 신호의 변환을 담당하는 초음파 프로브, 송.수신되는 신호를 처리하는 신호처리부, 그리고 초음파 프로브와 신호처리부에서 얻은 신호를 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이부로 이루어진다.In general, an ultrasound imaging apparatus generally includes an ultrasonic probe that is responsible for converting electrical and ultrasonic signals, a signal processor that processes transmitted and received signals, and a display unit that displays an image using signals obtained from the ultrasonic probe and the signal processor. .

이중에서 초음파 프로브는 신호를 변환시키는 역할을 하는 부분으로서, 초음파 영상의 질을 좌우하는 중요한 부분이다. 즉, 초음파 프로브는 전기 에너지와 음향 에너지를 상호 변환시키는 작용을 한다. 이러한 초음파 프로브가 갖추어야 할 기본 조건으로서, 전기-음향 변환효율(전기기계 결합계수), 초음파 펄스(pulse) 특성, 및 초음파 빔(beam)의 초점 특성 또는 집속성이 좋아야 한다.Among them, the ultrasonic probe converts a signal and is an important part that determines the quality of an ultrasound image. That is, the ultrasonic probe functions to convert electrical energy and acoustic energy into mutual. As a basic condition to be equipped with such an ultrasonic probe, the electro-acoustic conversion efficiency (electromechanical coupling coefficient), the ultrasonic pulse pulse characteristics, and the focus characteristic or focusing property of the ultrasonic beam should be good.

종래의 의료용으로 사용되는 초음파 프로브를 첨부된 도면을 참조하여 설명 하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a conventional ultrasonic probe for medical purposes is as follows.

도 1은 종래의 기술에 따른 의료용 초음파 프로브를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 의료용 초음파 프로브(10)는, 환자와 접촉하는 전면부부터 음향렌즈(Acoustic lens; 11), 정합층(12), 압전체(13) 및 후면층(14)이 배열된다.1 is a cross-sectional view showing a medical ultrasound probe according to the prior art. As shown, themedical ultrasound probe 10 according to the related art includes anacoustic lens 11, a matching layer 12, apiezoelectric body 13, and arear layer 14 from a front portion contacting a patient. Is arranged.

음향렌즈(11)는 정합층(12)의 전면에 덮여지도록 형성되어 초음파를 집속한다.Theacoustic lens 11 is formed to cover the entire surface of the matching layer 12 to focus the ultrasonic waves.

정합층(12)은 압전체(13)의 초음파 송/수신면의 전극상에 형성되어 초음파의 반사율과 효율을 증가시킨다.The matching layer 12 is formed on the electrode of the ultrasonic transmission / reception surface of thepiezoelectric element 13 to increase the reflectance and efficiency of the ultrasonic waves.

압전체(13)는 후면층(14)의 전면에 접합되고, FPCB(Flexible Printed Circuit Board; 15)에 의해 메인 PCB에 연결되며, 전기적 신호를 음향신호인 초음파로 변환시켜 공기중으로 내보내고, 공기중에서 반사되어 돌아오는 초음파 반사신호를 다시 전기적 신호로 변환시켜서 장치로 보낸다.Thepiezoelectric body 13 is bonded to the front surface of therear layer 14, and is connected to the main PCB by FPCB (Flexible Printed Circuit Board; 15), converts the electrical signal into ultrasonic waves, which are acoustic signals, and emits them into the air and reflects in the air. The ultrasonic reflection signal is then converted back into an electrical signal and sent to the device.

후면층(14)은 케이스(16)에 위치한 상태에서 실리콘(Silicon)의 메움에 의해 고정되며, 후방으로 방출되는 불필요한 초음파를 흡수한다.Theback layer 14 is fixed by the filling of silicon in the state of being located in thecase 16 and absorbs unnecessary ultrasonic waves emitted to the rear.

이와 같은, 종래의 의료용 초음파 프로브(10)는 용도에 따라 크게 두 가지로 나뉘는데, 첫째는 영상진단기에 사용되는 이미지용 프로브이고, 둘째는 암치료, 지방 분해 등의 HiFU(High Intensity Focused Ultrasound) 치료용 시스템에 사용되는 치료용 프로브이다.As such, the conventionalmedical ultrasound probe 10 is divided into two types according to the use, the first is an image probe used in an image diagnosis device, and the second is a high intensity focused ultrasound treatment (HiFU) such as cancer treatment and lipolysis. Therapeutic probe used in the system.

이미지용 초음파 프로브는 최근에 해상도 증가를 위해 점점 좁은 면적에 더 많은 소자를 장착하게 되므로 그 소자의 크기가 점점 작아지고 있는데, 작은 크기의 소자는 영상 진단기와 프로브 소자 사이의 전기 임피던스의 차이를 크게 만들게 됨으로써 초음파로 변환되지 못한 전기에너지는 열에너지로 바뀌어 손실된다.Ultrasonic probes for imaging have become smaller and smaller in size as more and more devices have been mounted in recent years to increase resolution. Smaller devices have large differences in electrical impedance between the imaging device and the probe device. As a result, electrical energy that cannot be converted into ultrasonic waves is converted into thermal energy and lost.

치료용 초음파 프로브는 이미지용 초음파 프로브와 다르게 높은 출력이 요구되므로 프로브에 사용되는 소자 자체의 발열이 증가하게 된다.Unlike the ultrasound probe for imaging, the therapeutic ultrasound probe requires a high output, thereby increasing the heating of the device itself.

이와 같은 의료용 초음파 프로브에서의 발열 현상은 두 가지의 이유로 인해서 억제되어야 한다.The exothermic phenomenon in such a medical ultrasonic probe should be suppressed for two reasons.

첫째, 초음파 프로브에 사용되는 압전체는 열에 약한 특성을 가지므로 계속적으로 높은 온도에 노출될 경우 특성 저하를 나타낸다. 이것은 프로브 자체의 성능 저하, 프로브의 내구성 약화 등의 원인이 된다.First, since the piezoelectric material used for the ultrasonic probe has a weak characteristic to heat, it exhibits deterioration when continuously exposed to high temperature. This causes the degradation of the performance of the probe itself and the durability of the probe.

둘째, 초음파 프로브는 환자와 접촉되어 사용되는 제품이므로 환자와의 접촉면의 온도가 제한된다. 초음파 프로브 자체의 발열에 의해서 환자와의 접촉면 온도가 상승하여 제한온도를 넘으면 안되므로 발열이 많은 초음파 프로브의 경우에는 초음파 프로브에 인가되는 전압을 낮추어서 사용되어야 한다. 이것은 초음파 프로브의 출력을 저하시키므로 이것 역시 성능 저하의 원인이 된다.Second, since the ultrasound probe is a product used in contact with the patient, the temperature of the contact surface with the patient is limited. Since the temperature of the contact surface with the patient rises due to the heat generated by the ultrasonic probe itself, the temperature should not exceed the limit temperature. Therefore, in the case of an ultrasonic probe having a high fever, the voltage applied to the ultrasonic probe should be lowered. Since this lowers the output of the ultrasonic probe, this also causes a decrease in performance.

상기한 바와 같이, 종래의 기술에 따른 의료용 초음파 프로브는 성능 및 내구성 저하를 방지하기 위하여 열 발생을 억제시키는 방법으로 유전율이 큰 압전소자를 사용하는 방법과 초음파 프로브의 방열 효율을 높이는 방법이 있을 수 있겠다.As described above, the medical ultrasonic probe according to the related art may be a method of using a piezoelectric element having a high dielectric constant and a method of increasing the heat radiation efficiency of the ultrasonic probe as a method of suppressing heat generation in order to prevent performance and durability degradation. I will.

유전율이 큰 압전소자를 사용할 경우 압전소자와 시스템 사이의 전기임피던스 차이가 줄어들어 프로브 자체의 발열을 줄일 수 있다. 그러나, 이를 위해 적층형 압전소자나 고유전율 압전소자를 사용하는 경우 사용할 수 있는 압전소자의 제한, 적층형 압전소자를 만드는 공정의 어려움 등의 이유 때문에 그 효과에 한계가 있다는 문제점을 가진다.Using a piezoelectric element with a high dielectric constant reduces the electric impedance difference between the piezoelectric element and the system, thereby reducing the heat generation of the probe itself. However, when using a stacked piezoelectric element or a high dielectric constant piezoelectric element for this purpose, there is a problem in that the effect is limited because of the limitation of the piezoelectric element that can be used, the difficulty of the process of making the stacked piezoelectric element.

또한, 후면층이 열확산을 증대시키기 위해서 열전도도가 높은 재료를 사용할 경우 후면층이 초음파의 감쇄 특성을 만족시키기 위해서는 이러한 열전도도가 높은 재료를 사용하는 것에 한계가 있다는 문제점을 가진다. 특히, 초음파 프로브의 방열 효율을 높이고자 하는 경우 환자와의 접촉면으로의 발열을 최대한 억제하면서도 이러한 방열 구조가 초음파 프로브의 성능에 악영향을 미쳐서는 안되는 제약이 따르게 된다.In addition, when the back layer uses a material having high thermal conductivity to increase thermal diffusion, there is a problem in that the back layer uses a material having a high thermal conductivity in order to satisfy the attenuation characteristics of ultrasonic waves. In particular, in order to increase the heat radiation efficiency of the ultrasound probe, while restraining heat generation to the contact surface with the patient as much as possible, such a heat dissipation structure is not limited to adversely affect the performance of the ultrasound probe.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초음파 프로브가 환자와의 접촉면으로부터 방출되는 열을 억제하도록 후면으로 방열되도록 하고, 이러한 방열 구조가 초음파 프로브의 성능을 저하시키지 않도록 한다.The present invention has been made to solve the above problems, the ultrasonic probe is to be radiated to the rear to suppress the heat emitted from the contact surface with the patient, and such a radiating structure does not degrade the performance of the ultrasonic probe.

본 발명에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브는 초음파 프로브에 있어서, 후면층에 방열을 위한 히트 싱크가 설치되는 것을 특징으로 한다.The ultrasonic probe having a heat sink according to the present invention is characterized in that a heat sink for radiating heat is installed on a rear surface of the ultrasonic probe.

본 발명은 압전체로부터 발생하는 열이 후면층을 통해서 히트 싱크로 신속하게 방출되도록 함으로써 압전체의 특성 저하를 억제하여 초음파 프로브의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하고, 음향렌즈의 발열을 방지함으로써 환자와의 접촉면 온도를 낮추도록 하며, 후면층이 흡수한 초음파가 전면으로 재반사되지 않도록 하여 초음파 프로브의 성능을 유지시키는 효과를 가지고 있다.According to the present invention, the heat generated from the piezoelectric material is quickly discharged to the heat sink through the back layer, thereby suppressing the degradation of the piezoelectric characteristics, thereby preventing the degradation of the ultrasonic probe and the deterioration of durability. The temperature is lowered, and the ultrasonic waves absorbed by the rear layer are not reflected back to the front surface, thereby maintaining the performance of the ultrasonic probe.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(100)는 환자와 접촉하는 전면부부터 음향렌즈(Acoustic lens; 110), 정합층(120), 압전체(130) 및 후면층(140)이 배열되고, 후면층(140)에 히트 싱크(Heat sink; 150)가 마련된다.2 is a perspective view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a side cross-sectional view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a first embodiment of the present invention. As shown, theultrasonic probe 100 having the heat sink according to the first embodiment of the present invention is an acoustic lens (110), matchinglayer 120,piezoelectric body 130 from the front portion in contact with the patient And arear layer 140 are arranged, and aheat sink 150 is provided in therear layer 140.

음향렌즈(110)는 정합층(120)의 전면에 덮여지도록 형성되어 초음파를 집속한다.Theacoustic lens 110 is formed to cover the entire surface of the matchinglayer 120 to focus the ultrasonic waves.

정합층(120)은 압전체(130)의 초음파 송/수신면의 전극상에 형성되어 초음파의 반사율과 효율을 증가시킨다.The matchinglayer 120 is formed on the electrode of the ultrasonic transmission / reception surface of thepiezoelectric body 130 to increase the reflectance and efficiency of the ultrasonic waves.

압전체(130)는 후면층(140)의 전면에 접합되고, FPCB(Flexible Printed Circuit Board; 160)에 의해 메인 PCB(미도시)에 연결되는 1차 전극과 2차 전극이 양측면에 각각 마련되며, 전기적 신호를 음향신호인 초음파로 변환시켜 공기 중으로 내보내고, 공기 중에서 반사되어 돌아오는 초음파 반사신호를 다시 전기적 신호로 변환시켜서 장치로 보내는 역할을 한다.Thepiezoelectric body 130 is bonded to the front surface of therear layer 140, the primary electrode and the secondary electrode connected to the main PCB (not shown) by the FPCB (Flexible Printed Circuit Board; 160) are provided on both sides, respectively, It converts electrical signals into ultrasonic waves, which are acoustic signals, and sends them out into the air, and converts ultrasonic reflected signals reflected from the air back into electrical signals and sends them to the device.

후면층(140)은 방열을 위한 히트 싱크(150)와 결합되고, 후방으로 방출되는 불필요한 초음파를 흡수하는데, 히트 싱크(150)와의 결합을 위하여 히트 싱크(150)에 몰딩으로 성형 제작될 수 있다.Theback layer 140 is combined with theheat sink 150 for heat dissipation, and absorbs unnecessary ultrasonic waves emitted to the rear, and may be molded and manufactured in theheat sink 150 for coupling with theheat sink 150. .

히트 싱트(150)는 열전도도가 높은 재질, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 금속으로 제작되고, 후면층(140)의 후면(141), 즉 후면층(140)에서 압전체(130)가 접합되는 측의 반대면에 고정되며, 케이스(170)에 위치한 상태에서 실리콘(Silicon)의 메움에 의해 고정된다.Theheat sink 150 is made of a material having high thermal conductivity, for example, metal such as aluminum (Al), copper (Cu), and thepiezoelectric body 130 at therear surface 141 of therear layer 140, that is, the rear layer 140. ) Is fixed to the opposite side of the side to be bonded, it is fixed by the filling of the silicon (Silicon) in the state located in thecase 170.

히트 싱트(150)는 후면층(140)으로부터 열전도성을 높이기 위하여 후면층(140)의 후면에 요철 결합됨이 바람직하며, 이를 위해 몸체(151)의 일측면에 후면층(140)으로부터 열이 전도되기 위한 열전도돌기(152)가 다수로 형성됨으로써 열 전도돌기(152)와 상응하는 형상을 가지도록 후면층(140)에 형성되는 열전도홈(142)에 열전도돌기(152)가 각각 삽입된다. 따라서, 후면층(140)은 열전도홈(142)이 열전도돌기(152)와 상응하는 형상을 가짐으로써 열전도홈(142)과 열전도돌기(152)의 밀착도를 높이며, 이로 인해 열전도 효율을 높이게 된다.Heat sink 150 is preferably coupled to the rear surface of therear layer 140 in order to increase the thermal conductivity from therear layer 140, for this purpose, the heat from therear layer 140 on one side of thebody 151 Since a plurality ofheat conduction protrusions 152 for conduction are formed, theheat conduction protrusions 152 are respectively inserted into theheat conduction grooves 142 formed in therear layer 140 to have a shape corresponding to that of theheat conduction protrusions 152. Accordingly, therear layer 140 has a shape corresponding to that of theheat conduction groove 142 and theheat conduction protrusion 152, thereby increasing the adhesion between theheat conduction groove 142 and theheat conduction protrusion 152, thereby increasing the heat conduction efficiency.

열전도돌기(152)는 도 4에 도시된 바와 같이, 바(Bar) 형상으로 이루어지며, 열전도홈(142)을 통해 접속되는 후면층(140)과의 접촉면적을 극대화시킨다.As shown in FIG. 4, theheat conduction protrusion 152 has a bar shape and maximizes a contact area with therear layer 140 connected through theheat conduction groove 142.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(100)는 압전체(130)로부터 발생한 열이 후면층(140)을 통해서 히트 싱크(150)로 전도되어 방출됨으로써 후면층(140)으로의 열 확산 속도를 높이게 된다. 특히, 후면층(140)의 열전도홈(142) 각각에 히트 싱크(150)의 열전도돌기(152)가 결합되는 구조를 가짐으로써 후면층(140)과 히트 싱크(150)간의 접촉 면적이 확대됨으로써 후면층(140)으로부터 히트 싱크(150)로의 열전도 효율을 높인다.In theultrasonic probe 100 having the heat sink according to the first embodiment of the present invention having the configuration as described above, heat generated from thepiezoelectric body 130 is conducted to theheat sink 150 through therear layer 140 and is discharged. The rate of heat diffusion intolayer 140 is increased. In particular, theheat conduction protrusion 152 of theheat sink 150 is coupled to each of theheat conduction grooves 142 of theback layer 140, thereby increasing the contact area between theback layer 140 and theheat sink 150. The heat conduction efficiency from theback layer 140 to theheat sink 150 is increased.

이와 같이, 압전체(130)로부터 발생한 열이 히트 싱크(150)를 통해 신속하게 방출됨으로써 압전체(130)를 열로부터 보호하여 특성 저하를 방지함과 아울러 후면층(140)이 초음파 감쇄 특성을 그대로 유지하도록 하고, 이로 인해 초음파 프로브(100) 자체의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하며, 음향렌즈(110)로의 열전도를 감소시킴으로써 환자와의 접촉면 온도를 감소시킨다.As such, the heat generated from thepiezoelectric body 130 is rapidly discharged through theheat sink 150 to protect thepiezoelectric body 130 from heat, thereby preventing the degradation of the property, and therear layer 140 maintains the ultrasonic attenuation characteristics. This prevents performance degradation and durability degradation of theultrasonic probe 100 itself and reduces the temperature of the contact surface with the patient by reducing the thermal conductivity to theacoustic lens 110.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(200)는 환자와 접촉하는 전면부부터 음향렌즈(210), 정합층(220), 압전체(230) 및 후면층(240)이 배열되고, 후면층(240)에 히트 싱크(250)가 마련된다. 본 실시예에서 히트 싱크(250)를 제외한 구성은 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(100)와 동일하므로 그 설명을 생략하기로 하겠다.5 is a perspective view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side cross-sectional view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a second embodiment of the present invention. As shown, theultrasonic probe 200 having the heat sink according to the second embodiment of the present invention is theacoustic lens 210, thematching layer 220, thepiezoelectric member 230 and the rear layer from the front portion in contact with thepatient 240 is arranged, and theheat sink 250 is provided on theback layer 240. In the present embodiment, the configuration except for theheat sink 250 is the same as theultrasonic probe 100 having the heat sink according to the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

히트 싱크(250)는 후면층(240)에 요철 결합되기 위하여 몸체(251)의 일측면에 열전도돌기(252)가 다수로 수직되게 형성됨으로써 후면층(240)의 열전도홈(242)에 각각 삽입되어 결합되는데, 도 7에 도시된 바와 같이, 열전도돌기(252)는 바(Bar) 형상으로 이루어지되, 끝단이 예각을 형성하도록 경사면(252a)을 가진다.Theheat sink 250 is inserted into theheat conduction grooves 242 of theback layer 240 by forming a plurality ofheat conduction protrusions 252 vertically on one side of thebody 251 to be unevenly coupled to theback layer 240. As shown in FIG. 7, theheat conduction protrusion 252 has a bar shape, but has aninclined surface 252a to form an acute angle at an end thereof.

한편, 후면층(240)은 열전도홈(242)이 열전도돌기(252)와 상응하는 형상을 가짐으로써 열전도돌기(252)의 전체 표면과 접속되는 구조를 가진다.On the other hand, therear layer 240 has a structure in which theheat conduction groove 242 is connected to the entire surface of theheat conduction protrusion 252 by having a shape corresponding to theheat conduction protrusion 252.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(200)는 압전체(230)로부터 발생한 열이 후면층(240)을 통해서 히트 싱크(250)로 신속하게 전도되어 방출됨으로써 압전체(230)의 특성 저하를 방지하여 초음파 프로브(200) 자체의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하며, 음향렌즈(210)의 온도 감소에 따른 환자와의 접촉면 온도를 낮추게 된다.In theultrasonic probe 200 having the heat sink according to the second embodiment of the present invention having the configuration as described above, heat generated from thepiezoelectric body 230 is quickly conducted to theheat sink 250 through therear layer 240 to be discharged. As a result, the degradation of thepiezoelectric element 230 may be prevented to prevent the degradation of the performance of theultrasonic probe 200 itself and the durability of thepiezoelectric body 230.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 후면층(240)이 흡수한 초음파가 히트 싱크(250)의 열전도돌기(252)에 형성되는 경사면(252a)에 의해 측방향의 후면층(240)으로 반사됨으로써 전면으로 재반사되는 것을 억제시켜서 후면층(240) 내에 흡수되어 소멸되도록 한다. 따라서, 초음파의 후면반사음의 흡수라는 후면층(240) 본래의 목적을 달성하도록 하여 초음파 프로브(200)의 성능 저하를 방지한다.In addition, as illustrated in FIG. 6, ultrasonic waves absorbed by therear layer 240 are reflected to therear layer 240 in the lateral direction by theinclined surface 252a formed on theheat conduction protrusion 252 of theheat sink 250. As a result, it is suppressed to be reflected back to the front surface so as to be absorbed in theback layer 240 to disappear. Therefore, the performance of theultrasonic probe 200 is prevented by achieving the original purpose of theback layer 240 of absorbing the back reflection sound of the ultrasonic wave.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이고, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브의 히트 싱크를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(300)는 환자와 접촉하는 전면부부터 음향렌즈(310), 정합층(320), 압전체(330) 및 후면층(340)이 배열되고, 후면층(340)에 히트 싱크(350)가 마련된다. 본 실시예에서 히트 싱크(350)를 제외한 구성은 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(100)와 동일하므로 그 설명을 생략하기로 하겠다.8 is a side cross-sectional view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view illustrating a heat sink of an ultrasonic probe having a heat sink according to a third embodiment of the present invention. to be. As shown, theultrasound probe 300 having the heat sink according to the third embodiment of the present invention is the front surface of theacoustic lens 310, thematching layer 320, thepiezoelectric body 330 and the rear layer in contact with thepatient 340 is arranged, and theheat sink 350 is provided on theback layer 340. In the present embodiment, the configuration except for theheat sink 350 is the same as theultrasonic probe 100 having the heat sink according to the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

히트 싱크(350)는 후면층(340)에 요철 결합되기 위하여 몸체(351)의 일측면에 열전도돌기(352)가 다수로 수직되게 형성됨으로써 후면층(340)의 열전도홈(342)에 각각 삽입되어 결합되는데, 열전도돌기(352)는 바(Bar) 형상으로 이루어지되, 끝단으로부터 내측까지 연장되는 삽입홈(352a)이 형성된다.Theheat sink 350 is inserted into theheat conduction grooves 342 of theback layer 340 by forming a plurality ofheat conduction protrusions 352 vertically formed on one side of thebody 351 to be unevenly coupled to theback layer 340. Is coupled to, theheat conduction projection 352 is made of a bar (Bar) shape, theinsertion groove 352a extending from the end to the inner side is formed.

삽입홈(352a)은 후면층(340)이 흡수한 초음파가 히트 싱크(350)에 의해 전면으로 재반사되는 것을 방지하기 위하여 원뿔 형상으로 이루어진다.Theinsertion groove 352a has a conical shape in order to prevent the ultrasonic wave absorbed by therear layer 340 from being reflected back to the front surface by theheat sink 350.

한편, 후면층(340)은 열전도홈(342)이 열전도돌기(352)와 상응하는 형상을 가짐으로써 열전도돌기(352)의 전체 표면과 접속되는 구조를 가진다. 즉 열전도홈(342)은 열전도돌기(352)가 삽입되는 형상을 가짐과 아울러 삽입홈(352a)에 삽입되기 위한 삽입돌기(342a)가 내측에 형성된다.On the other hand, therear layer 340 has a structure in which theheat conduction groove 342 is connected to the entire surface of theheat conduction protrusion 352 by having a shape corresponding to theheat conduction protrusion 352. That is, theheat conduction groove 342 has a shape in which theheat conduction protrusion 352 is inserted, and aninsertion protrusion 342a for insertion into theinsertion groove 352a is formed inside.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(300)는 압전체(330)로부터 발생한 열이 후면층(340)을 통해서 히트 싱크(350)로 신속하게 전도되어 방출됨으로써 압전체(330)의 특성 저하를 방지하여 초음파 프로브(300) 자체의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하며, 음향렌즈(310)의 온도 감소에 따른 환자와의 접촉면 온도를 낮추게 된다.In theultrasonic probe 300 having the heat sink according to the third embodiment of the present invention having the configuration as described above, heat generated from thepiezoelectric body 330 is rapidly conducted to theheat sink 350 through theback layer 340 and is discharged. As a result, the degradation of thepiezoelectric element 330 is prevented, thereby preventing the degradation of the performance of theultrasonic probe 300 itself and the deterioration of durability, and the temperature of the contact surface with the patient due to the temperature decrease of theacoustic lens 310.

또한, 후면층(340)이 흡수한 초음파가 히트 싱크(350)의 삽입홈(352a) 내에서 반사를 반복하여 상쇄됨으로써 소멸되어 전면으로 재반사되는 것을 감소시키고, 이로 인해 초음파 프로브(300)의 성능 저하를 방지한다.In addition, the ultrasonic wave absorbed by theback layer 340 is canceled by repeatedly canceling the reflection in theinsertion groove 352a of theheat sink 350 to reduce the re-reflection to the front surface, thereby reducing theultrasonic probe 300 Prevent performance degradation.

도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이고, 도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브의 히트 싱크를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(400)는 환자와 접촉하는 전면부부터 음향렌즈(410), 정합층(420), 압전체(430) 및 후면층(440)이 배열되고, 후면층(440)에 히트 싱크(450)가 마련된다. 본 실시예에서 히트 싱크(450)를 제외한 구성은 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(100)와 동일하므로 그 설명을 생략하기로 하겠다.10 is a side cross-sectional view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a perspective view illustrating a heat sink of an ultrasonic probe having a heat sink according to a fourth embodiment of the present invention. to be. As shown, theultrasonic probe 400 having the heat sink according to the fourth embodiment of the present invention has anacoustic lens 410, amatching layer 420, apiezoelectric body 430, and a rear layer from the front part contacting the patient. 440 is arranged, and aheat sink 450 is provided on theback layer 440. In the present embodiment, since the configuration except for theheat sink 450 is the same as theultrasonic probe 100 having the heat sink according to the first embodiment, description thereof will be omitted.

히트 싱크(450)는 후면층(440)에 요철 결합되기 위하여 몸체(451)의 일측면에 열전도돌기(452)가 다수로 수직되게 형성됨으로써 후면층(440)에 열전도돌기(452)와 상응하는 형상을 가지는 열전도홈(442)에 각각 삽입되어 결합되는데, 열전도돌기(452)는 후면층(440)이 흡수한 초음파를 전면으로 재반사하는 것을 억제하기 위하여 원뿔 형상으로 이루어진다.Theheat sink 450 has a plurality ofheat conduction protrusions 452 vertically formed on one side of thebody 451 to be unevenly coupled to theback layer 440, so that theheat sink 450 corresponds to theheat conduction protrusions 452 on theback layer 440. Each of theheat conduction grooves 442 is inserted into and coupled to each other, and theheat conduction protrusions 452 have a conical shape in order to suppress re-reflection of ultrasonic waves absorbed by therear layer 440 to the front surface.

한편, 후면층(440)은 열전도홈(442)이 열전도돌기(452)와 상응하는 형상, 즉 원뿔 형상을 가짐으로써 열전도돌기(452)의 전체 표면과 접속되는 구조를 가진다.On the other hand, theback layer 440 has a structure in which theheat conduction groove 442 is connected to the entire surface of theheat conduction protrusion 452 by having a shape corresponding to theheat conduction protrusion 452, that is, a conical shape.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(400)는 이전의 실시예들과 마찬가지로 압전체(430)로부터 발생한 열이 후면층(440)을 통해서 히트 싱크(450)로 신속하게 전도되어 방출되도록 함으로써 압전체(430)의 특성 저하를 방지하여 초음파 프로브(400) 자체의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하며, 음향렌즈(410)의 온도 감소에 따른 환자와의 접촉면 온도를 낮추게 된다.In theultrasonic probe 400 having the heat sink according to the fourth embodiment of the present invention having the configuration as described above, heat generated from thepiezoelectric material 430 is heat-sink 450 through theback layer 440 as in the previous embodiments. By rapidly conducting to be discharged to prevent the degradation of the characteristics of thepiezoelectric element 430 to prevent degradation of the performance of theultrasonic probe 400 itself and weakening of durability, the contact surface temperature with the patient according to the temperature decrease of theacoustic lens 410 Will be lowered.

또한, 후면층(440)이 흡수한 초음파가 히트 싱크(450)의 원뿔형 열전도돌기(452)에 반사됨으로써 전면으로 재반사되지 않고 열전도돌기(452)의 측방향에 위치하는 후면층(440)으로 재흡수됨으로써 상쇄에 의해 소멸되고, 이로 인해 초음파 프로브(400)의 성능 저하를 방지한다.In addition, the ultrasonic wave absorbed by theback layer 440 is reflected by the conicalheat conduction protrusion 452 of theheat sink 450 to theback layer 440 positioned laterally of theheat conduction protrusion 452 without being reflected back to the front surface. By being reabsorbed, it is extinguished by offset, thereby preventing the deterioration of the performance of theultrasonic probe 400.

도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이고, 도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브의 히트 싱크를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(500)는 환자와 접촉하는 전면부부터 음향렌즈(510), 정합층(520), 압전체(530) 및 후면층(540)이 배열되고, 후면층(540)에 히트 싱크(550)가 마련된다. 본 실시예에서 후면층(540)과 히트 싱크(550)를 제외한 구성은 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(100)와 동일하므로 그 설명을 생략하기로 하겠다.12 is a side cross-sectional view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a perspective view illustrating a heat sink of an ultrasonic probe having a heat sink according to a fifth embodiment of the present invention. to be. As shown, theultrasonic probe 500 having the heat sink according to the fifth embodiment of the present invention has anacoustic lens 510, amatching layer 520, apiezoelectric body 530, and a rear layer from the front part contacting the patient. 540 is arranged, and aheat sink 550 is provided on theback layer 540. In this embodiment, the configuration except for theback layer 540 and theheat sink 550 is the same as theultrasonic probe 100 having the heat sink according to the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

히트 싱크(550)는 후면층(540)과의 결합을 위하여 후면층(540)의 후면(541)에 삽입되어 고정되기 위한 삽입부(552)가 몸체(551)의 일측면에 형성된다.Theheat sink 550 is inserted into the rear surface 541 of therear layer 540 to be coupled to therear layer 540 has aninsertion portion 552 is formed on one side of thebody 551.

삽입부(552)는 후면층(540)으로부터 열전도율을 높이도록 코일 형상으로 이루어지는 와이어(552a)임이 바람직하다.Theinsertion part 552 is preferably awire 552a having a coil shape to increase the thermal conductivity from therear layer 540.

코일 형태의 와이어(552a)는 다수로 이루어져서 일 예로 몸체(551)에 병렬로 배열되는데, 각각의 양단이 몸체(551)에 일체를 이루도록 형성되거나, 몸체(551)에 억지 끼워짐으로써 일체를 이루게 된다. 또한, 코일 형태의 와이어(552a)는 히트 싱크(550)의 몸체(551) 상에 후면층(540)이 몰딩으로 성형 제작됨으로써 후면층(540) 내측에 고정되고, 이로 인해 히트 싱크(550)의 몸체(551)와 후면층(540)이 서로 결합되도록 하며, 후면층(540)이 흡수한 초음파와의 간섭을 최소화하여 후면층(540)의 전면으로 초음파가 재반사하는 것을 억제한다.Coil-shapedwire 552a is composed of a plurality of arranged in parallel to thebody 551 as an example, each end is formed to be integral to thebody 551, or to be integrally fitted to thebody 551 by force. do. In addition, the coil-shapedwire 552a is fixed to the inside of theback layer 540 by forming theback layer 540 by molding on thebody 551 of theheat sink 550, and thus theheat sink 550. Thebody 551 and theback layer 540 are coupled to each other, thereby minimizing interference with the ultrasonic waves absorbed by theback layer 540 to suppress the re-reflection of the ultrasonic waves to the front of theback layer 540.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브(500)는 이전의 실시예들과 마찬가지로 압전체(530)로부터 발생한 열이 후면층(540)을 통해서 히트 싱크(550)로 신속하게 전도되어 방출되도록 함으로써 압전체(530)의 특성 저하를 방지하여 초음파 프로브(500) 자체의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하며, 음향렌즈(510)의 온도를 감소시킨다. 특히, 후면층(540)에 삽입된 코일 형태의 와이어(552a)가 후면층(540)으로부터 히트 싱크(550)로의 열전도 통로를 확대시키는 역할을 함으로써 열전도 효율을 높인다.In theultrasonic probe 500 having the heat sink according to the fifth embodiment of the present invention having the configuration as described above, heat generated from thepiezoelectric body 530 is heat-sink 550 through theback layer 540 as in the previous embodiments. By being quickly conducted and discharged) to prevent the degradation of the characteristics of thepiezoelectric body 530 to prevent degradation of the performance of theultrasonic probe 500 itself and weakening of durability, and to reduce the temperature of theacoustic lens 510. In particular, the coil-shapedwire 552a inserted into theback layer 540 serves to enlarge the heat conduction passage from theback layer 540 to theheat sink 550, thereby increasing the heat conduction efficiency.

또한, 후면층(540)이 흡수한 초음파가 코일 형태의 와이어(552a) 사이를 통과하게 됨으로써 초음파가 후면층(540)의 전면으로 재반사됨을 억제하여 초음파 프 로브(500)의 성능 저하를 방지한다.In addition, the ultrasonic wave absorbed by therear layer 540 passes between the coil-shapedwires 552a, thereby preventing the ultrasonic wave from being reflected back to the front surface of therear layer 540, thereby preventing performance degradation of theultrasonic probe 500. do.

이상과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르면, 압전체로부터 발생하는 열이 후면층을 통해서 히트 싱크로 신속하게 방출되도록 함으로써 압전체의 특성 저하를 억제하여 초음파 프로브의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하고, 음향렌즈의 발열을 방지함으로써 환자와의 접촉면 온도를 낮추도록 한다.As described above, according to preferred embodiments of the present invention, the heat generated from the piezoelectric material is quickly discharged to the heat sink through the rear layer, thereby suppressing the degradation of the piezoelectric property to prevent degradation of the ultrasonic probe and deterioration of durability. The temperature of the contact surface with the patient is lowered by preventing the acoustic lens from generating heat.

또한, 후면층이 흡수한 초음파가 전면으로 재반사되지 않도록 하여 초음파 프로브의 성능을 유지시키도록 하며, 열전도돌기가 흡수한 초음파를 전면으로 재반사하지 않는 형상을 가짐으로써 전면으로의 재반사 가능성으로 인해 압전체에 가까이 장착하지 못하는 단점을 극복하여 후면층으로의 열전도를 극대화할 수 있다.In addition, the ultrasonic wave absorbed by the rear layer is prevented from being reflected back to the front to maintain the performance of the ultrasonic probe. Due to this, it is possible to maximize the thermal conductivity to the rear layer by overcoming the disadvantage of not being mounted close to the piezoelectric body.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. And will be included in the described technical idea.

도 1은 종래의 기술에 따른 의료용 초음파 프로브를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a medical ultrasound probe according to the prior art,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 사시도이고,2 is a perspective view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a first embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이고,3 is a side cross-sectional view showing an ultrasonic probe having a heat sink according to a first embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브의 히트 싱크를 도시한 사시도이고,4 is a perspective view illustrating a heat sink of an ultrasonic probe having a heat sink according to a first embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 사시도이고,5 is a perspective view illustrating an ultrasonic probe having a heat sink according to a second embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이고,6 is a side cross-sectional view showing an ultrasonic probe having a heat sink according to a second embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브의 히트 싱트를 도시한 사시도이고,7 is a perspective view illustrating a heat sink of an ultrasonic probe having a heat sink according to a second embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이고,8 is a side cross-sectional view showing an ultrasonic probe having a heat sink according to a third embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브의 히트 싱크를 도시한 사시도이고,9 is a perspective view illustrating a heat sink of an ultrasonic probe having a heat sink according to a third embodiment of the present invention;

도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이고,10 is a side cross-sectional view showing an ultrasonic probe having a heat sink according to a fourth embodiment of the present invention,

도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브의 히트 싱크를 도시한 사시도이고,11 is a perspective view illustrating a heat sink of an ultrasonic probe having a heat sink according to a fourth embodiment of the present invention;

도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브를 도시한 측단면도이고,12 is a side cross-sectional view showing an ultrasonic probe having a heat sink according to a fifth embodiment of the present invention;

도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브의 히트 싱크를 도시한 사시도이다.13 is a perspective view illustrating a heat sink of an ultrasonic probe having a heat sink according to a fifth embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110,210,310,410,510 : 음향렌즈 120,220,320,420,520 : 정합층110,210,310,410,510: Acoustic lens 120,220,320,420,520: Matching layer

130,230,330,430,530 : 압전체 140,240,340,440,540 : 후면층130,230,330,430,530: Piezoelectric 140,240,340,440,540: Back layer

141,541 : 후면 142,242,342,442, : 열전도홈141,541: Rear 142,242,342,442,: Thermally conductive groove

150,250,350,450,550 : 히트 싱크 151,251,351,451,551 : 몸체150,250,350,450,550: Heat sink 151,251,351,451,551: Body

152,252,352,452 : 열전도돌기 160 : FPCB152,252,352,452: heat conduction protrusion 160: FPCB

170 : 케이스 252a : 경사면170:case 252a: inclined surface

342a : 삽입돌기 352a : 삽입홈342a:Insertion protrusion 352a: Insertion groove

552 : 삽입부 552a : 와이어552:insertion portion 552a: wire

Claims (10)

Translated fromKorean

초음파 프로브에 있어서,In the ultrasonic probe,후면층에 방열을 위해 설치되는 히트 싱크로서,A heat sink installed on the back layer to dissipate heat다수의 열전도홈이 형성된 상기 후면층의 후면에 요철결합되도록 상기 열전도홈에 각각 상응하는 형상으로 일측면에 다수로 형성된 열전도돌기가 상기 열전도홈에 삽입되며,A plurality of heat conduction protrusions formed on one side are inserted into the heat conduction grooves in a shape corresponding to the heat conduction grooves so as to be unevenly coupled to the rear surface of the rear layer on which the plurality of heat conduction grooves are formed.상기 열전도돌기는 바(Bar) 형상으로 이루어지되,The heat conduction protrusion is made of a bar (Bar) shape,끝단이 예각을 형성하도록 경사면이 형성되거나, 끝단으로부터 내측까지 연장되는 삽입홈이 형성되는 것The inclined surface is formed so that the end forms an acute angle, or an insertion groove is formed extending from the end to the inside을 특징으로 하는 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브.Ultrasonic probe having a heat sink, characterized in that.삭제delete삭제delete삭제delete삭제delete삭제delete제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 삽입홈은,The insertion groove,원뿔 형상으로 이루어지는 것In the form of cones을 특징으로 하는 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브.Ultrasonic probe having a heat sink, characterized in that.삭제delete초음파 프로브에 있어서,In the ultrasonic probe,후면층에 방열을 위한 히트 싱크로서,Heat sink for heat dissipation on the back layer,상기 후면층의 후면에 삽입되어 고정되기 위한 삽입부가 형성되며,Insertion portion is formed to be inserted into the rear of the rear layer to be fixed,상기 삽입부는,The insertion unit,코일 형상으로 이루어지는 와이어인 것With wires in coil form을 특징으로 하는 히트 싱크를 가지는 초음파 프로브.Ultrasonic probe having a heat sink, characterized in that.삭제delete

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