KR101803529B1 - 초음파 변환기 - Google Patents

Abstract

초음파 변환기는 압전 소자, 상기 압전 소자의 양 면에 각각 형성되는 한 쌍의 전극, 그리고 상기 한 쌍의 전극 중 어느 하나의 외면을 덮도록 형성되는 초음파 커플러를 포함하며, 상기 초음파 커플러의 표면은 미세 패턴을 가진다. 초음파 커플러가 다수의 국소적인 초음파 집속점을 갖도록 미세 패턴을 가지도록 형성되기 때문에, 열 발생 감소 및 약물 전달 효과의 향상이 가능해진다.

Description

초음파 변환기{Ultrasound transducer}

본 발명은 초음파를 생성하는 초음파 변환기에 관한 것이다.

최근에 초음파가 환부 치료나 피부 미용 목적으로 널리 사용되고 있다.

초음파를 생성하기 위한 장치는 초음파 변환기 및 전원 발생 유닛으로 구성된다. 초음파 변환기는 압전 소자의 양 면에 전극을 형성하여 구성되며, 전원 발생 유닛은 초음파 변환기를 구동하기 위한 펄스 전원을 생성한다. 압전 소자의 표면에 형성된 전극에 초음파 전원이 인가되면 압전 소자가 물리적 진동을 하게 되고 그 결과 초음파가 생성된다.

이러한 초음파 변환기는 압전 소자의 표면에 형성된 전극을 사람의 피부에 직접 밀착시킨 상태에서 구동하지 못하기 때문에, 초음파가 조사되는 면에 금속이나 합성 수지로 형성되는 커플러(coupler)가 부착된다. 커플러는 초음파 전달 특성이 양호한 물질로 형성되며 일반적으로 스테인레스, 나일론 등으로 만들어진다.

통상적으로 이러한 커플러의 표면은 매끄러운 면으로 만들어지며 이 경우 압전 소자에서 생성된 초음파는 커플러를 통해 피부와 접촉하여 조사된다.

일반적으로 초음파의 강도가 높을수록 임상적인 치료 효과가 좋은 것으로 나타나고 있으나, 특수한 경우(예를 들어 고강도 집속 초음파)를 제외하면 안전성을 고려하여 일정 에너지 이상의 초음파가 생성되지 않도록 초음파 에너지 총량을 제한하고 있다. 이러한 제한을 두더라도 높은 초음파 에너지를 생성시키면 압전 소자를 포함하여 초음파 변환기에서 많은 열이 발생하기 때문에 연속적으로 초음파를 조사하기 어렵고 초음파 변환기의 수명도 짧아지는 문제가 있다.

또한 초음파를 약물과 함께 사용하는 경우 피부를 통한 약물의 전달이 촉진되는데 이 또한 초음파의 에너지가 높을 경우 약물 전달 효과가 높기는 하지만 균일한 크기의 초음파에 의해서는 약물 전달 효과가 높지 못한 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2014-0094677 (공개일: 2014.07.31)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열 발생이 감소되고 특히 약물 전달 효과가 우수한 초음파 변환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기는 압전 소자, 상기 압전 소자의 양 면에 각각 형성되는 한 쌍의 전극, 그리고 상기 한 쌍의 전극 중 어느 하나의 외면을 덮도록 형성되는 초음파 커플러를 포함한다. 상기 초음파 커플러의 표면은 복수의 함몰부를 가지는 함몰 패턴을 가지며, 상기 복수의 함몰부는 조사되는 초음파가 소정 지점에 집속되도록 하는 형태를 각각 갖는다.

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상기 함몰 패턴은 복수의 국소적인 초음파 집속점을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 초음파 커플러가 다수의 국소적인 초음파 집속점을 갖도록 미세 패턴을 가지도록 형성되기 때문에, 열 발생 감소 및 약물 전달 효과의 향상이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기의 개략적인 저면도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기(10)는 압전 소자(11)을 포함하며, 압전 소자(11)의 양 면에는 한 쌍의 전극(13, 15)이 각각 형성된다. 도면에는 압전 소자(11) 및 전극(13, 15)이 원형 플레이트의 형태를 가지는 것으로 도시되어 있으나 이들의 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

압전 소자(11)는 압전 효과를 가지는 물질로 형성될 수 있으며 예를 들어 세라믹, 복합 압전 물질, 단결정 석영 등 전기적인 신호를 기계적인 진동으로 변환할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 압전 소자(11)는 요구되는 에너지의 크기 및 용도에 맞게 적절한 형상 및 크기로 만들어질 수 있다.

한 쌍의 전극(13, 15)은 압전 소자(11)의 양 면에 각각 접촉하도록 형성되며 예를 들어 양호한 전기 전도성을 가지는 은과 같은 금속으로 형성될 수 있다.

이때 도면에는 도시되지 않았으나 한 쌍의 전극(13, 15)은 외부의 펄스 전원 생성기에서 생성된 펄스 전원을 인가받을 수 있도록 외부의 펄스 전원 생성기에 전기적으로 연결된다. 펄스 전원이 전극(13, 15)에 인가되면 압전 소자(11)에 펄스 전류가 흐르게 되고 그 결과 압전 소자(11)가 진동을 한다.

한편, 한 쌍의 전극(13, 15) 중 초음파 진행 방향에 위치하는 전극(15)의 외면을 덮는 초음파 커플러(17)가 구비된다. 예를 들어, 초음파 커플러(17)는 양호한 초음파 전달 특성을 가지는 금속이나 합성 수지로 형성될 수 있으며 구체적으로 스테인레스 스틸, 나일론 등으로 형성될 수 있다.

초음파 커플러(17)의 표면(17b)은 미세 패턴(17a)을 가지도록 형성된다. 예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 미세 패턴(17a)은 복수의 함몰부로 이루어질 수 있다. 즉, 미세 패턴(17a)은 복수의 함몰부를 가지는 함몰 패턴일 수 있다. 이때 복수의 함몰부(17a)는 조사되는 초음파가 소정 지점에 각각 집속되도록 하는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 함몰부(17a)는 구면 또는 포물면 형태를 가질 수 있다. 이러한 구조에 의해 미세 패턴(17a)은 복수의 국소적인 초음파 집속점을 갖도록 형성된다.

이와 같이 초음파 커플러(17)가 다수의 국소적인 초음파 집속점을 가짐으로써, 초음파 변환기에서 발생하는 열이 감소될 수 있고 특히 피부 표면에 약물을 바른 상태에서 초음파를 조사하는 경우 국소적으로 강한 초음파에 의해 약물 전달 효과가 크게 상승된다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10: 초음파 변환기
11: 압전 소자
13, 15: 전극
17: 초음파 커플러
17a: 미세 패턴

Claims (4)

1. 압전 소자,
   상기 압전 소자의 양 면에 각각 형성되는 한 쌍의 전극, 그리고
   상기 한 쌍의 전극 중 어느 하나의 외면을 덮도록 형성되는 초음파 커플러를 포함하며,
   상기 초음파 커플러의 표면은 복수의 함몰부를 가지는 함몰 패턴을 가지며,
   상기 복수의 함몰부는 조사되는 초음파가 소정 지점에 집속되도록 하는 형태를 각각 갖는 초음파 변환기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 함몰 패턴은 복수의 국소적인 초음파 집속점을 갖도록 형성되는 초음파 변환기.

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