의료용 초음파 시스템이 더 높은 채널 수와 소형화를 향해 계속 진화함에 따라 프로브와 본체 간의 연결 케이블은 점점 더 엄격한 공학적 요구조건을 충족시켜야 한다. 초음파 프로브 케이블은 일반적으로 40 AWG 또는 42 AWG 와이어와 같은 다수의 초미세 도체들로 구성되며, 64채널에서 최대 256채널에 이르는 다중 채널 구조를 형성하고 내부 프로브 PCB에 직접 납땜된다.
이러한 응용 분야에서 케이블은 프로브의 제한된 내부 공간에 맞도록 극도로 작은 직경과 컴팩트한 구조를 가져야 할 뿐만 아니라, 반복적인 기계적 스트레스 하에서도 장기적인 신뢰성을 유지해야 합니다. 임상 사용 중 초음파 프로브는 자주 굽히고, 회전시키며 조작되기 때문에 케이블은 도체 단선, 납땜 접합 부위의 파손 또는 전기적 성능 저하 없이 작은 굴곡 반경에서 150,000~200,000회 이상의 굴곡 사이클을 견딜 수 있어야 합니다.
결과적으로 의료용 초음파 프로브 케이블의 설계 초점은 개별 전기적 특성을 훨씬 뛰어넘는다. 대신 고채널 밀도, 유연성, 기계적 내구성, 치수 정밀도 및 장기간 성능 안정성 간의 포괄적인 공학적 균형이 요구된다. 이로 인해 초음파 케이블은 일반 전자 와이어나 범용 케이블과 근본적으로 차별화되며, 재료 선택, 구조 설계 및 제조 일관성 측면에서 독특한 과제를 수반한다.
1. 의료용 초음파 시스템의 신호 전송: 케이블이 전달하는 것은 무엇인가?
의료용 초음파 영상 시스템에서, 트랜스듀서는 진폭은 매우 낮고 비교적 주파수는 높은 아날로그 신호를 생성한다. 이러한 신호들은 프로브 내부 구조와 연결 케이블을 통해 메인 시스템의 전단 전자장치로 전달되어 증폭 및 처리되어야 한다.
디지털 신호와 달리 이러한 아날로그 신호는 잡음과 임피던스 변동에 매우 민감합니다. 케이블의 물리적 전송 경로 내에서 구조적 불안정성이나 부적절한 재료 선택으로 인해 발생하는 손실이나 간섭은 이미지 품질과 신호 대 잡음비를 직접적으로 저하시킵니다. 따라서 케이블은 전체 영상 장치 체인을 통해 신호 무결성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
2. 왜 초음파 케이블에는 구조적 요구 사항이 특히 까다로운가?
일반적인 의료용 초음파 프로브 케이블은 종종 다중 코어 초소형 구조를 채택합니다. 예를 들어, 고채널 밀도와 제한된 프로브 내부 공간이라는 두 가지 요구 조건을 충족하기 위해 40 AWG 도체로 구성된 132코어 케이블이 일반적으로 사용됩니다.
이러한 설계에서 케이블은 도체 지름을 최소화하면서 다수의 채널을 수용할 수 있을 뿐만 아니라, 모든 개별 코어 전반에 걸쳐 뛰어난 전기적 일관성을 유지해야 합니다. 초음파 케이블은 용량성 부하 효과를 줄이고 잡음 결합을 최소화하기 위해 일반적으로 물리적으로 발포된 절연재 저유전율을 가진 것으로 사용하여 단위 길이당 정전용량을 약 50 pF/m 으로 유지할 수 있도록 합니다. 초음파 시스템의 신호 특성과 매칭하기 위해 각 코어의 특성 임피던스는 일반적으로 85 Ω 주변에서 설계되며, 프로브 내부의 조립 제약 조건을 충족시키기 위해 전체 외경은 가능하면 최소 크기를 유지해야 합니다.
코어 수가 증가함에 따라 임피던스 및 정전용량의 일관성이 결정적인 요소가 된다. 132코어 구성에서 개별 도체 간 과도한 변동은 채널 간 진폭 불일치, 타이밍 스큐(skew), 잡음 기준 레벨 상승과 같은 시스템 수준의 문제를 유발할 수 있다. 이러한 영향은 궁극적으로 이미지 밝기의 불균형 또는 이미지 선명도의 국부적 저하로 나타난다.
실제 공학 응용 분야에서는 일반적으로 모든 코어에 걸쳐 핵심 전기적 파라미터들이 ±10%이내로 제어되어야 한다. 그렇지 않으면 각 도체가 개별적으로 명목상의 사양을 충족하더라도 다중 채널에 걸친 누적 효과로 인해 전체 시스템 성능이 크게 저하될 수 있다. 이것이 바로 의료용 초음파 케이블 설계가 단순히 케이블을 더 얇게 만들거나 코어 수를 늘리는 것을 넘어서, 재료와 구조, 제조 안정성에 중점을 둔 시스템 수준의 공학적 과제인 이유이다.
3. 유연성에 대한 수요는 어디서 오는가?
실제 임상 현장에서 초음파 프로브는 끊임없이 이동하고 회전되며 반경이 작은 반복적인 굽힘에 노출됩니다. 핸드헬드 프로브이든 높은 수준의 작동 자유도가 요구되는 응용 분야이든 간에, 연결 케이블은 지속적인 기계적 변형 하에서도 장기적인 신뢰성을 제공해야 합니다.
임상적 관점에서 케이블의 유연성은 장비의 내구성뿐 아니라 의료진의 조작 편의성과 환자의 경험에도 영향을 미칩니다. 그러나 의료용 초음파 케이블의 유연성은 케이블을 '가능한 한 부드럽게' 만드는 것을 의미하지 않습니다. 대신 구조적 안정성을 유지하면서 제어 가능한 탄성을 갖추어 국소적인 경직성이나 갑작스러운 저항 없이 부드럽고 연속적인 굽힘 동작이 가능해야 합니다.
이러한 균형 잡힌 유연성은 까다로운 임상 환경에서 자연스러운 프로브 조작, 연속적인 스캔 및 신뢰할 수 있는 장기 운용에 필수적입니다.
신뢰할 수 있는 대량 생산을 위한 초음파 케이블 설계
의료용 초음파 케이블 분야에서, Hotten 케이블 hotten은 장기적으로 고채널 수 구조, 유연성 최적화 및 전기적 일관성에 중점을 둔 연구개발과 제조 노력을 기울여 왔습니다. 실제 임상 응용에서 다중 코어 초미세 케이블 구조에 대한 풍부한 경험을 바탕으로 Hotten은 신호 무결성, 기계적 적합성 및 시스템 수준에서의 장기적 신뢰성을 균형 있게 확보할 수 있는 확장 가능한 엔지니어링 솔루션을 개발하였습니다.
Hotten은 현재 의료용 초음파 케이블에 대해 40–49 AWG 범위에서 양산 능력을 제공하고 있습니다. 40–46 AWG 구조의 경우, 생산량이 많은 상황에서도 50–60 pF/m 의 정전용량 수준을 일관되게 달성할 수 있습니다.
Hotten의 초음파 케이블은 지속적인 소재 선정 최적화, 구조 설계 및 제조 일관성 향상을 통해 높은 채널 밀도, 소형 크기 및 높은 유연성이라는 엄격한 요구 조건을 충족시키면서도 장기간의 사용 기간 동안 안정적인 성능을 유지합니다. 이를 통해 프로토타입 검증에서부터 대량 생산에 이르기까지 의료용 초음파 시스템을 지원하는 신뢰할 수 있고 확장 가능한 케이블 솔루션을 제공합니다.
EN
핫 뉴스