KR101365035B1 - 초음파 패치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 초음파 변환 소자를 연결하여 형성되는 초음파 패치에 관한 것이다. 초음파 패치는 복수의 초음파 변환 소자, 그리고 상기 복수의 초음파 변환 소자가 각각 따로 움직일 수 있도록 상기 복수의 초음파 변환 소자를 서로 연결하는 연결 부재를 포함한다. 복수의 초음파 변환 소자가 연결 부재에 의해 따로 움직일 수 있도록 연결됨으로써, 초음파 패치가 대상물의 표면 형상에 따라 자유롭게 변형될 수 있어 초음파 조사 효율이 향상될 수 있다.

Description

초음파 패치 {ultrasound patch}

본 발명은 복수의 초음파 변환 소자를 연결하여 형성되는 초음파 패치에 관한 것이다.

초음파 변환기는 압전소자의 양측에 전극을 형성하여 압전 진동자를 형성함으로써 구성될 수 있으며, 인가된 전기 신호를 초음파로 변환한다.

이러한 초음파 변환기는 다양한 용도로 사용되고 있으며, 사용 용도에 따라 주파수, 형상, 구조가 달라진다.

기존의 초음파 변환기는 통상 고정된 형태의 초음파 생성 면을 가지기 때문에 대상물의 형상이 복잡한 경우, 예를 들어 초음파 변환기가 인체에 초음파 자극을 주기 위한 용도로 사용되는 경우, 대상물에 효율적으로 초음파를 조사하기 어렵다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초음파를 조사하는 대상물의 다양한 표면 형상에 대응하여 효과적으로 밀착되어 초음파 조사 효율을 높일 수 있는 패치형 초음파 변환기(이하 '초음파 패치'라고 함)를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 초음파 패치는, 복수의 초음파 변환 소자, 그리고 상기 복수의 초음파 변환 소자가 각각 따로 움직일 수 있도록 상기 복수의 초음파 변환 소자를 서로 연결하는 연결 부재를 포함한다.

상기 연결 부재는 전기 절연성 재질로 형성되는 가요성 절연층을 포함할 수 있다.

상기 가요성 절연층은 복수로 구비될 수 있고, 상기 복수의 초음파 변환 소자에 각각 전기 신호를 인가하기 위한 두 개 극성의 복수의 전선들은 극성에 따라 상기 가요성 절연층에 의해 동일한 극성끼리 상하로 분리되어 상기 연결 부재를 지나도록 형성될 수 있다.

상기 동일한 극성의 전선들은 같은 방향으로 모이도록 배열될 수 있다.

상기 가요성 절연층은 상하로 배열되는 제1 가요성 절연층, 제2 가요성 절연층, 그리고 제3 가요성 절연층을 포함할 수 있고, 상기 복수의 초음파 변환 소자에 연결되는 복수의 음극 전선 및 복수의 양극 전선 중 어느 하나의 그룹은 상기 제1 가요성 절연층과 상기 제2 가요성 절연층 사이를 통과하고 나머지 하나의 그룹은 상기 제2 가요성 절연층과 상기 제3 가요성 절연층 사이를 통과하도록 배열될 수 있다.

상기 가요성 절연층은 천으로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 연결 부재는 상기 이웃하는 복수의 초음파 변환 소자를 연결하는 연결 스트립을 포함할 수 있다.

상기 복수의 초음파 변환 소자 각각은 하우징, 그리고 양 면이 외부 전원에 각각 전기적으로 연결되는 상태로 상기 하우징에 장착되는 압전 소자를 포함할 수 있으며, 상기 하우징은 외부 전원과의 전기적 연결을 위한 단자를 포함할 수 있다. 상기 단자는 상기 제1 가요성 절연층과 상기 제2 가요성 절연층을 관통하여 설치될 수 있다.

상기 복수의 초음파 변환 소자 각각은 외부 전원과의 전기적 연결을 위한 전기 리드를 더 포함할 수 있으며, 상기 전기 리드는 상기 제2 가요성 절연층과 상기 제3 가요성 절연층 사이의 공간에 노출되도록 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 초음파 패치는 상기 복수의 초음파 변환 소자의 전면을 덮으며 신축성을 가지는 막 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 막 부재는 폴리우레탄(PU) 재질로 형성될 수 있다.

상기 복수의 초음파 변환 소자 각각은, 하우징, 양 면이 외부 전원에 각각 전기적으로 연결되는 상태로 상기 하우징에 장착되는 압전 소자, 그리고 상기 압전 소자의 전방에 배치되는 초음파 커플링 층을 포함할 수 있다.

상기 하우징은 전기 전도성 재질로 형성되는 부분을 포함할 수 있고, 상기 압전소자의 한 면은 상기 하우징에 전기적으로 연결되어 외부 전원에 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 압전소자의 다른 한 면은 상기 하우징과는 전기적으로 절연되는 상태로 외부 전원에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 하우징은 전기 비전도성 재질로 형성되는 부분을 포함할 수 있고, 상기 압전 소자의 양 면은 서로 전기적으로 절연되는 상태로 외부 전원에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 하우징은 상기 압전소자의 전면을 덮는 전면부를 포함할 수 있으며, 상기 압전 소자는 상기 하우징의 내부에 배치되는 상태로 상기 하우징의 전면부의 후면에 부착될 수 있다.

상기 하우징은 적어도 일부가 개방된 구조를 갖는 전면부를 포함할 수 있으며, 상기 압전 소자의 바깥 쪽 일부가 상기 하우징의 전면부에 부착될 수 있다.

상기 초음파 변환 소자는 상기 하우징의 전면부의 개방된 부분을 덮을 수 있는 구조를 가지며 상기 하우징에 체결되는 지지판을 더 포함할 수 있고, 상기 압전 소자는 상기 지지판의 후면에 부착될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 초음파 변환 소자는, 상기 압전 소자의 후면에의 전기적 접촉을 위한 접촉부, 그리고 상기 하우징에 대해 상기 접촉부를 상기 압전 소자를 향해 탄성적으로 지지하는 바이어싱 멤버를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수의 초음파 변환 소자가 연결 부재에 의해 따로 움직일 수 있도록 연결됨으로써, 초음파 패치가 대상물의 표면 형상에 따라 자유롭게 변형될 수 있어 초음파 조사 효율이 향상될 수 있다.

나아가 복수의 초음파 변환 조사에서 나온 복수의 양극 전선과 복수의 음극 전선이 서로 분리되도록 함으로써, 전기 연결 구조가 간단해 질 수 있다.

또한 같은 극성의 전선이 같은 방향으로 연장되도록 배열됨으로써, 전류의 흐름에 의한 자기 효과를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 초음파 패치의 사시도이다.
도 2a는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 패치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 패치의 복수의 초음파 변환 소자의 전기적 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 패치를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 패치의 초음파 변환 소자의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 패치의 초음파 변환 소자의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 패치의 초음파 변환 소자의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 패치의 초음파 변환 소자의 단면도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 패치에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 초음파 패치의 사시도이고, 도 2a는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 패치의 복수의 초음파 변환 소자의 전기적 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 복수의 초음파 변환 소자(100)가 구비된다. 초음파 변환 소자(100)는 전기 신호가 인가되면 압전 효과에 의해 진동을 하고 그에 따라 초음파를 생성한다.

한편, 연결 부재(200)는 복수의 초음파 변환 소자(100)가 각각 따로 움직일 수 있도록 복수의 초음파 변환 소자(100)를 서로 연결한다. 예를 들어, 복수의 초음파 변환 소자(100)는 도 2a에 도시된 바와 같이 격자 형태로 2차원 평면 상에 배열되는 상태로 각각 연결 부재(200)에 체결될 수 있다. 도면에는 초음파 변환 소자(100)가 가로 4개 세로 4개의 격자 형태로 배열되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 초음파 변환 소자의 개수 및 배열 방식이 이에 한정되지는 않고 다양하게 변경될 수 있다.

초음파 변환 소자(100)는 임의의 방식으로 연결 부재(200)에 체결될 수 있으며, 예를 들어 접착제에 의해 연결 부재(200)에 부착될 수도 있고 끈, 고리 등 별도의 체결 부재에 의해 연결 부재(200)에 체결될 수도 있다.

예를 들어, 연결 부재(200)는 전기 절연성 재질로 형성될 수 있으며 유연한 가요성 재질로 형성될 수 있다. 연결 부재(200)가 가요성 재질로 형성됨으로써 여기에 부착된 복수의 초음파 변환 소자(100)가 각각 따로 움직일 수 있게 된다. 그에 따라 초음파를 조사하는 대상의 형태가 불규칙한 면을 갖더라도 각각의 초음파 변환 소자(100)가 따로 움직일 수 있어 대상의 표면에 효과적으로 밀착될 수 있어 초음파 조사의 효과가 크게 향상될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 연결 부재(200)는 전기 절연성 재질로 형성되는 복수의 가요성 절연층(201, 202, 203)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가요성 절연층(201, 202, 203)은 천으로 형성될 수 있다.

가요성 절연층(201, 202, 203)이 복수로 구비되는 경우, 복수의 초음파 변환 소자(100)에 각각 전기 신호를 인가하기 위한 두 개 극성의 복수의 전선들은 가요성 절연층(201, 202, 203)에 의해 동일한 극성끼리 상하로 분리되어 연결 부재(200)를 지나도록 형성된다. 즉, 초음파 변환 소자(100)에서 나온 양극 극성의 전선과 음극 극성의 전선은 연결 부재(200)로 유입된 후 가요성 절연층(201, 202, 203)에 의해 서로 분리되어 이격된 상태로 연결 부재(200)를 지나게 된다.

이를 도면을 참조로 보다 상세히 설명하면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상하로 배열되는 제1 가요성 절연층(201), 제2 가요성 절연층(202), 그리고 제3 가요성 절연층(203)이 구비될 수 있으며, 복수의 초음파 변환 소자(100)에 연결되는 복수의 음극 전선(101) 및 복수의 양극 전선(103)은 제2 가요성 절연층(202)에 의해 분리되어 동일한 극성끼리 분리되어 연결 부재(200)를 지나게 된다. 복수의 음극 전선(101)과 복수의 양극 전선(103) 중 어느 하나의 그룹은 제1 가요성 절연층(201)과 제2 가요성 절연층(202) 사이를 통과하고 다른 하나의 그룹은 제2 가요성 절연층(202)과 제3 가요성 절연층(203) 사이를 통과하게 된다.

구체적으로, 도 2a를 참조하면, 복수의 음극 전선(101)의 그룹은 제1 가요성 절연층(201)과 제2 가요성 절연층(202) 사이를 통과하고 복수의 양극 전선(103)의 그룹은 제2 가요성 절연층(202)과 제3 가요성 절연층(203) 사이를 통과하게 된다.

나아가 동일한 극성의 전선(101 또는 103)은 같은 방향으로 모이도록 배열될 수 있다. 즉, 도 2a를 참조하면, 복수의 음극 전선(101)의 그룹이 동일한 방향으로 연장되어 연결 부재(200)를 통과하고 또한 복수의 양극 전선(103)의 그룹이 마찬가지로 동일한 방향으로 연장되어 연결 부재(200)를 통과하도록 배열된다. 이때 음극 전선(101)과 양극 전선(103)은 반대 방향으로 연장되도록 배열될 수 있다. 이때, 예를 들어, 복수의 음극 전선(101)은 연결 부재(200)의 외측 단에 구비되는 음극 단자(102)에 각각 연결되어 외부 전원에 연결될 수 있고, 복수의 양극 전선(103)은 연결 부재(200)의 외측 단에 구비되는 양극 단자(104)에 각각 연결되어 외부 전원에 연결될 수 있다.

이와 같은 구조로 전선(201, 203)이 배열됨으로써 복수의 초음파 변환 소자(100)에 전기 신호를 인가하기 위한 전선 구조가 매우 간단해지고 나아가 같은 극성의 전선들이 같은 방향으로 모이도록 함으로써 연결 구조가 간단해 진다. 나아가 같은 극성의 전선이 같은 방향으로 연장되도록 함으로써, 전선을 통한 전류의 흐름에 의해 발생하는 자기 효과를 최소화할 수 있다.

이러한 전선 연결 구조를 평면 상태에서 보면 도 3과 같을 수 있다. 즉, 맨 위의 행의 초음파 변환 소자(100)의 양극 전선(103)은 모두 상측에서 도면상 좌측 방향으로 연장되도록 정리되고 음극 전선(101)은 모두 하측에서 도면상 우측 방향으로 연장되도록 배열된다. 그리고 두 번째 행의 초음파 변환 소자(100)의 음극 전선(101)은 모두 상측에서 도면상 우측 방향으로 연장되도록 배열되고 양극 전선(103)은 모두 하측에서 도면상 좌측 방향으로 연장되도록 배열된다. 이에 따라 인접하는 행의 초음파 변환 소자(100)의 같은 극성의 전선들이 동일한 방향으로 연장될 수 있어 전선 배열 구조가 간단하고 위에서 언급한 전류의 흐름에 의한 자기 효과를 최소화할 수 있다.

한편, 도 2b를 참조하면, 복수의 초음파 변환 소자(100)의 전면을 덮는 막 부재(205)가 더 구비될 수 있다. 막 부재(205)는 신축성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 막 부재(205)가 신축성을 가짐으로써, 시술 부위의 형태에 따라 변형되어 밀착성을 높일 수 있다. 막 부재(205)는 얇고 신축성이 있는 막 형태로 제조될 수 있으며 초음파 감쇄가 작고 생체 적합성을 가지는 임의의 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 폴리우레탄(PU) 재질로 형성될 수 있다.

막 부재(205)가 구비됨으로써, 초음파 치료를 위해 인체의 부위에 커플링 젤을 바른 후 초음파 패치를 밀착시키는 경우 밀착성을 높일 수 있으며 커플링 젤이 초음파 변환 소자(100)에 의해 밀려 어느 한 쪽으로 몰리는 것을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 패치를 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에서는, 복수의 초음파 변환 소자(100)를 연결하는 연결 부재가 연결 스트립(210)으로 구현되는 경우이다. 연결 스트립(210)도 가요성의 전기 절연성의 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 고무, 천 등의 재질로 끈의 형태로 형성될 수 있다. 도면에는 명시적으로 도시되지 않았으나, 초음파 변환 소자(100)와 연결 스트립(210)의 체결을 위해 초음파 변환 소자(100)의 구조물에 구멍을 형성할 수도 있으며 그 외 다양한 방식으로 양자가 체결될 수 있다.

연결 스트립(210)은 이웃하는 초음파 변환 소자(100)를 연결하며, 초음파 변환 소자(100)의 개수에 따라 복수로 구비될 수 있다. 그리고 도면에는 연결 스트립(210)이 상하 방향 및 횡 방향으로 초음파 변환 소자(100)를 연결하는 경우가 도시되어 있으나, 여기에 더하여 대각선 방향으로 초음파 변환 소자(100)를 연결할 수도 있다. 또한 도면에는 초음파 변환 소자(100)의 횡단면 형태가 원형인 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 사각형, 육각형 등 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 복수의 초음파 변환 소자(100)는 도면에 도시된 바와 같이 단순한 격자 형태로 배열될 수도 있으며 벌집 무늬를 이루도록 배열될 수도 있다.

한편, 도 4에는 전선의 배열이 생략되었으나 위에서 설명한 도 2a 및 도 3의 경우와 동일한 방식으로 배열될 수 있다.

이하에서 첨부된 도 2a, 도 5, 도 6을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 초음파 패치를 구성하는 초음파 변환 소자에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 패치의 초음파 변환 소자의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 패치의 초음파 변환 소자의 단면도이다.

먼저, 도 2a 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 초음파 전극은 압전 소자(20)와 하우징(housing)(10)을 포함한다. 예를 들어, 압전 소자(20)는 대략 원판 형태를 가질 수 있으며 하우징(10)은 대략 원통 구조 및 형상을 가질 수 있다.

압전 소자(20)는 하우징(10)에 장착되며, 압전 소자(20)의 양 면 전극은 외부 전원 또는 신호 입수 장치(도시되지 않음)에 하우징(10) 외부에 견고하게 고정된 단자(15)를 통해 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 외부 전원은 압전 소자(20)를 구동하기 위한 전기 신호를 생성하는 장치일 수 있고, 신호 입수 장치는 압전 소자로부터 감지된 신호를 입수하는 장치일 수 있다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 대략 원판 형태를 가지는 압전 소자(20)는 양 면이 전후 방향으로 놓이도록 하우징(10)에 고정될 수 있다. 도면에 자세히 도시되지는 않았으나, 압전 소자(20)는 압전 세라믹과 그 양면에 형성되는 전극으로 구성될 수 있다.

도면에는 압전 소자(20)의 전면의 형태가 원통 평면파를 발생하는 평평한 원판의 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 압전 소자(20)의 형태는 발생하고자 하는 초음파 음장의 특성에 따라 볼록한 형태, 오목한 형태 등 다양하게 변경될 수 있다. 나아가 평면형 압전 소자의 형상을 그대로 사용하면서, 전면부에 다양한 형태의 음향 렌즈를 설치하여 필요한 음장을 구현할 수도 있다.

하우징(10)은 전기 전도성 재질로 형성되는 부분을 포함할 수 있으며, 압전 소자(20)의 한 면은 하우징(10)에 전기적으로 연결되어 외부 전원에 전기적으로 연결될 수 있고 나머지 한 면은 하우징(10)과는 전기적으로 절연되는 상태로 외부 전원에 전기적으로 연결될 수 있다.

본 실시예는 하우징(10) 전체가 전기 전도성 재질로 형성되는 경우이며, 예를 들어 하우징(10)은 양호한 전기 전도성을 가지는 스테인레스 금속 재질로 형성될 수 있다. 압전소자(20)의 양 면이 각각 외부 전원 또는 신호 입수 장치에 전기적으로 연결되어야 하는데, 이때 압전 소자(20)의 한 면(즉, 한 쪽 전극)은 전기 전도성의 하우징(10)에 전기적으로 연결되어 외부 전원에 전기적으로 연결된다. 그리고 압전 소자의 다른 한 면(즉, 다른 쪽 전극)은 하우징(10)과는 전기적으로 절연되는 상태로 외부 전원에 전기적으로 연결된다.

도 5를 참조하면, 전기 전도성 재질로 되어 있는 하우징(10)은 압전 소자의 전면을 덮는 폐쇄형의 전면부(11)를 포함할 수 있으며, 압전 소자(20)는 도전성 접착층(30)에 의해 하우징(10)의 전면부(11)의 내측 면에 부착될 수 있다. 즉, 압전소자(20)의 전면(21)이 도전성 접착층(30)에 의해 하우징(10)의 전면부(11)의 후면에 부착됨으로써, 압전 소자(20)의 전면(21)이 하우징(10)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도전성 접착층(30)은 도전성 에폭시(conductive epoxy)와 같이 전기 전도성을 가지는 임의의 접착제로 형성될 수 있다.

그리고 압전소자(20)의 후면(22)은 별도의 전기 리드(40)를 통해서 하우징(10) 외부의 전원에 연결될 수 있으며, 이때, 전기 리드(40)는 단자(15)에 삽입되도록 설치될 수 있다.

이때, 도 2a를 참조하면, 단자(15)가 제1 가요성 절연층(201) 및 제2 가요성 절연층(202)에 삽입되는 상태로 설치될 수 있으며, 음극 전선(101)이 연결되는 단자(15)는 제1 가요성 절연층(201)과 제2 가요성 절연층(202) 사이에 위치하고, 양극 전선(103)이 연결되는 전기 리드(40)의 끝단은 제2 가요성 절연층(202)과 제3 가요성 절연층(203) 사이의 공간에 노출되도록 설치될 수 있다. 이러한 구조에 의해 외부 전원과의 전기적 연결 구조가 간단하고 견고하게 된다.

하우징(10)은 전면부(11)의 외측단에서 후방으로 연장되는 측면부(12), 그리고 측면부(12)에 연결되는 상태로 전면부(11)와 마주하도록 배치되는 후면부(13)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서는, 하우징(10) 전체가 전기 전도성 재질로 형성되는 경우로서, 전면부(11), 측면부(12), 후면부(13) 모두가 전기 전도성 재질로 형성된다.

이때, 도 2a 및 도 5를 참조하면, 전면부(11)와 측면부(12)는 일체형으로 형성될 수 있고, 후면부(13)는 측면부(12)에 볼트와 같은 체결 수단을 통해서 체결될 수 있다.

한편, 압전 소자(20)의 후면(22)과 전기 리드(40)와의 전기적인 접촉성을 높이기 위해 접촉부(41)가 구비될 수 있다. 도면에는 명시적으로 도시되지 않았으나, 접촉부(41)는 압전 소자(20)의 후면(22)과의 접촉 면적이 늘어나도록 판 형태를 가질 수 있으며, 또한 다른 변형예에서는 고리 형태를 가질 수도 있다.

나아가, 도 5에 도시된 바와 같이, 접촉부(41)를 바이어싱(biasing) 멤버(45)를 이용하여 하우징(10)에 대해 압전 소자(20)의 후면(22)을 향해 탄성적으로 지지할 수 있다. 예를 들어, 바이어싱 멤버(45)는 도면에 도시된 바와 같은 코일 스프링일 수 있으며, 코일 스프링(45)은 하우징(10)의 후면부(13)의 내면과 접촉부(41) 사이에 가압된 상태로 설치될 수 있다. 이러한 바이어싱 멤버(45)에 의해 접촉부(41)에 적절한 압력이 가해짐으로써 접촉부(41)와 압전 소자(20)가 보다 견고하게 밀착될 수 있다.

하우징(10)의 전면부(11)와 측면부(12)는 일체형으로 구성될 수 있으며, 후면부(13)는 분리된 형태로 측면부(12) 상단과 기구적으로 체결되도록 할 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)의 측면부(12) 상단과 후면부(13)가 미세한 볼트로 체될 수 있으며, 이외에 다양한 형태의 체결 방식(예를 들어, 클립, 용접, 납땜, 접착 등)을 사용할 수 있다.

하우징(10)은 이와 같은 전면부(11), 측면부(12), 그리고 후면부(13)에 의해 그 내부 공간(60)을 형성하게 되고, 압전 소자(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 내부 공간에 배치될 수 있다.

그리고 하우징(10)에는 압전 소자(20)가 설치된 내부 공간(60)과 외부를 연통하는 구멍(14)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구멍(14)은 하우징(10)의 후면부(13)에 형성될 수 있으며, 다른 변형예에서는 하우징(10)의 측면에 형성될 수도 있다. 구멍(14)은 하우징(10)의 내부 공간(60)이 외부로 공기가 통할 수 있는 통로 역할을 한다.

도 2a와 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 후면부(13)에는 외부의 전원 장치 또는 신호 입수 장치와 연결되는 단자(15)가 형성될 수 있고, 이 단자(15)는 후면부(13)와 구조적으로 견고하게 고정되어 있으며, 압전 소자(20)의 양 면과 전기적으로 연결된다. 이런 간단한 구조로 압전 소자(20)를 구동하기 위한 전기 구동 신호가 압전 소자(20)에 인가될 수 있으며, 한편으로 외부 자극에 의해 압전 소자(20)가 진동하고 그에 따라 생성된 전기 신호가 전기 선(101, 103)를 통해서 외부로 송출될 수도 있다

단자(15)는 도 2a와 도 5에서 도시된 바와 같이 하우징(10)의 후면부(13)에서 돌출되는 구조를 가질 수 있다. 즉, 단자(15)는 하우징(10)의 후면부(13)의 대략 중심부에서 후방으로 연장되어 형성될 수 있으며 외부의 전원 또는 신호 입수/전송 장치와 전기적으로 연결될 수 있는 전기적으로 분리된 쌍 단자(pair of connectors)를 구성할 수 있다. 본 실시 예에서는 단자(15)는 전기 전도성 재질로 되어 있는 하우징(10)의 후면부(13)와 일체형으로 되어 전기적으로 연결되어 있으며, 단자(15) 내부 중심부에는 이와 전기적으로 분리되어 있는 전기 리드(40)가 압전 소자(20)의 후면(22)과 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 압전 소자(20)의 양 면(21, 22)이 외부 전원 또는 신호 입수 장치와 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 단자(15)는 하우징(10)의 측면부에 위치할 수도 있다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 내부에서 압전 소자 (20)의 후방에는 백킹 층(backing layer)(60)이 형성될 수 있다. 백킹 층(60)은 압전 소자 (20)에 초음파 전극에서 생성되는 음장에 영향을 주게 되며, 생성할 초음파의 용도에 따라 공기 층으로 이루어질 수도 있고 특수한 구조나 물질로 채워질 수도 있다. 예를 들어, 연속파를 송출하고자 하는 경우에는 공기층이 적합하고 짧은 펄스를 송출하고자 하는 경우에는 백킹 층에서 초음파의 감쇄가 잘 될 수 있도록 그에 적합한 물질을 채우거나 구조 가지는 백킹 층(60)을 구성할 수도 있다.

그리고, 도 2a에 도시된 바와 같이, 폐쇄형의 전면부(11)를 가지는 하우징(10)의 경우 전면부(11)의 두께는 압전 소자(20)의 진동이 잘 전달되도록 파장의 25%로 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 전극에 따르면, 하우징(10)의 전면부(10)를 통해 방사하는 초음파가 피부를 통해 내부의 생체 조직에 잘 전달될 수 있도록 초음파 커플링 층(80)을 구성할 수 있다. 초음파 커플링 층(80)은 부가적으로 압전 소자(20)에서 발생된 열 등으로부터 피부를 보호하거나 압전 소자(20)를 외부의 충격 등으로부터 보호하는 역할을 한다. 초음파 커플링 층(80)은 피부에 잘 부착할 수 있도록 접착력을 가지는 젤 형태의 물질을 사용할 수 있다. 초음파 커플링 층(80)은 종래의 초음파 시술용 커플링 젤과 유사한 특성을 담보할 수 있는 임의의 물질로 형성될 수 있으며, 나아가 피부에 부착될 수 있는 접착력을 가지는 생체 적합성 특성이 우수한 재질로 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하우징(10)은 전기 비전도성 재질로 형성되는 부분을 포함하고, 압전 소자(20)의 양 면(즉, 양 쪽 전극)은 서로 전기적으로 절연되는 상태로 외부 전원에 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 도 6은 하우징이 전기적으로 비전도성 재질로 재질로 형성되는 경우를 도시하고 있다. 하우징(10)이 전기적으로 비전도성 재질일 경우, 압전 소자(20)의 양 면(21, 22)이 전선 등을 통해서 각각 외부 전원에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 압전 소자(20)의 후면(22)은 전기 리드(40)를 통해서 전기 선(103)에 연결될 수 있고, 압전 소자(20)의 전면(21)은 전기 리드(104)를 통해서 또 다른 전기 선(101)에 연결될 수 있다. 이때 연결 단자(15)는 전기 전도성 재질로 형성될 수 있으며, 내부 전기 선(104)이 연결 단자(15)와 압전 소자(20)의 후면(22)을 전기적으로 연결한다. 전기 선(104)은 납땜 등의 방식으로 압전 소자(20)의 전면(21)에 접착되는 도전성 접착층(30)에 연결될 수 있다.

그리고 도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하우징의 전면부는 일부가 개방되어 있는 개방형 구조를 가질 수 있다.

예시적으로 도7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 전면부가 개방된 형태를 가질 수 있다. 위에서 설명한 실시예와 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 중복되는 부분에 대한 그림에서 또는 설명 부분에서 생략하거나 간략히 하기로 한다.

하우징(10)의 전면부가 개방형인 경우로, 도 7에서 예시하는 구조는 원통형 하우징 전면부를 턱(72)을 가지는 형태로 제작하여, 압전 소자(20)의 후면(22)의 가장자리 부분이 턱(72)에 접합되는 구조를 가진다. 예를 들어, 압전 소자(20)의 후면의 외측 부분이 전기 비전도성의 접착층(31)에 의해 턱(72)에 접착될 수 있다. 그리고 도면에 도시된 바와 같이, 하우징(10)이 전기 전도성 재질일 경우, 압전 소자(20)의 측면은 하우징(10)의 측면부(12)로부터 이격되도록 설치되며, 압전 소자(20)의 전면은 납땜(73)에 의해 하우징(10)의 측면부(12)에 연결됨으로써 단자(15)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 도면에 된 바와 같이, 납땜(73)은 초음파 커플링 층(80)의 후면에 형성될 수 있다.

그리고, 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하우징(10)의 전면부의 개방된 부분을 덮을 수 있는 구조를 가지며 하우징(10)에 체결되는 지지판(90)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 개방형 전면부를 가지는 하우징(10)의 경우, 압전 소자(20)의 전면부는, 도 2a에서 예시한 폐쇄형 전면부와 동일한 구조를 가지는 원판형의 지지판(90) 위에 부착될 수 있고, 지지판(90)은 볼트(91) 등에 의해 하우징(10)의 측면부(12)에 체결될 수 있다. 전면부 지지판(90)은 위에서 설명한 도 5의 폐쇄형 하우징의 전면부와 유사하게 파장의 25% 두께를 가질 수 있으며 매칭층 역할을 할 수 있다. 지지판(90)은 견고해서 압전 소자(20)를 보호할 수 있는 역할도 할 수 있으며, 전기 전도성 재질을 사용할 경우 압전 소자(20)의 전면부 전극으로 사용될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 초음파 변환 소자
200: 연결 부재
101, 103: 전선
10: 하우징
20: 압전소자
30: 도전성 접착층
40: 전기 리드
60: 백킹 층
80: 초음파 커플링 층
201, 202, 203: 가요성 절연층
205: 막 부재

Claims (18)

1. 삭제
2. 삭제
3. 복수의 초음파 변환 소자, 그리고
   상기 복수의 초음파 변환 소자가 각각 따로 움직일 수 있도록 상기 복수의 초음파 변환 소자를 서로 연결하는 연결 부재를 포함하고,
   상기 연결 부재는 전기 절연성 재질로 형성되는 가요성 절연층을 포함하며,
   상기 가요성 절연층은 복수로 구비되고,
   상기 복수의 초음파 변환 소자에 각각 전기 신호를 인가하기 위한 두 개 극성의 복수의 전선들은 극성에 따라 상기 가요성 절연층에 의해 동일한 극성끼리 상하로 분리되어 상기 연결 부재를 지나도록 형성되는 초음파 패치.
4. 제3항에서,
   상기 동일한 극성의 전선들은 같은 방향으로 모이도록 배열되는 초음파 패치.
5. 제3항에서,
   상기 가요성 절연층은 상하로 배열되는 제1 가요성 절연층, 제2 가요성 절연층, 그리고 제3 가요성 절연층을 포함하고,
   상기 복수의 초음파 변환 소자에 연결되는 복수의 음극 전선 및 복수의 양극 전선 중 어느 하나의 그룹은 상기 제1 가요성 절연층과 상기 제2 가요성 절연층 사이를 통과하고 나머지 하나의 그룹은 상기 제2 가요성 절연층과 상기 제3 가요성 절연층 사이를 통과하도록 배열되는 초음파 패치.
6. 제3항에서,
   상기 가요성 절연층은 천으로 형성되는 초음파 패치.
7. 제5항에서,
   상기 복수의 초음파 변환 소자 각각은 하우징, 그리고 양 면이 외부 전원에 각각 전기적으로 연결되는 상태로 상기 하우징에 장착되는 압전 소자를 포함하며,
   상기 하우징은 외부 전원과의 전기적 연결을 위한 단자를 포함하고,
   상기 단자는 상기 제1 가요성 절연층과 상기 제2 가요성 절연층을 관통하여 설치되는 초음파 패치.
8. 제7항에서,
   상기 복수의 초음파 변환 소자 각각은 외부 전원과의 전기적 연결을 위한 전기 리드를 더 포함하며,
   상기 전기 리드는 상기 제2 가요성 절연층과 상기 제3 가요성 절연층 사이의 공간에 노출되도록 설치되는 초음파 패치.
9. 제3항에서,
   상기 복수의 초음파 변환 소자의 전면을 덮으며 신축성을 가지는 막 부재를 더 포함하는 초음파 패치.
10. 제9항에서,
    상기 막 부재는 폴리우레탄(PU) 재질로 형성되는 초음파 패치.
11. 제3항에서,
    상기 연결 부재는 상기 이웃하는 복수의 초음파 변환 소자를 연결하는 연결 스트립을 포함하는 초음파 패치.
12. 복수의 초음파 변환 소자, 그리고
    상기 복수의 초음파 변환 소자가 각각 따로 움직일 수 있도록 상기 복수의 초음파 변환 소자를 서로 연결하는 연결 부재를 포함하고,
    상기 복수의 초음파 변환 소자 각각은
    하우징,
    양 면이 외부 전원에 각각 전기적으로 연결되는 상태로 상기 하우징에 장착되는 압전 소자, 그리고 상기 압전 소자의 전방에 배치되는 초음파 커플링 층을 포함하며,
    상기 하우징은 상기 압전소자의 전면을 덮는 전면부를 포함하며,
    상기 압전 소자는 상기 하우징의 내부에 배치되는 상태로 상기 하우징의 전면부의 후면에 부착되는 초음파 패치.
13. 제12항에서,
    상기 하우징은 전기 전도성 재질로 형성되는 부분을 포함하고,
    상기 압전소자의 한 면은 상기 하우징에 전기적으로 연결되어 외부 전원에 전기적으로 연결되고,
    상기 압전소자의 다른 한 면은 상기 하우징과는 전기적으로 절연되는 상태로 외부 전원에 전기적으로 연결되는 초음파 패치.
14. 제12항에서,
    상기 하우징은 전기 비전도성 재질로 형성되는 부분을 포함하고,
    상기 압전 소자의 양 면은 서로 전기적으로 절연되는 상태로 외부 전원에 전기적으로 연결되는 초음파 패치.
15. 삭제
16. 복수의 초음파 변환 소자, 그리고
    상기 복수의 초음파 변환 소자가 각각 따로 움직일 수 있도록 상기 복수의 초음파 변환 소자를 서로 연결하는 연결 부재를 포함하고,
    상기 복수의 초음파 변환 소자 각각은
    하우징,
    양 면이 외부 전원에 각각 전기적으로 연결되는 상태로 상기 하우징에 장착되는 압전 소자, 그리고 상기 압전 소자의 전방에 배치되는 초음파 커플링 층을 포함하며,
    상기 하우징은 적어도 일부가 개방된 구조를 갖는 전면부를 포함하며,
    상기 압전 소자의 바깥 쪽 일부가 상기 하우징의 전면부에 부착되는 초음파 패치.
17. 제16항에서,
    상기 초음파 변환 소자는 상기 하우징의 전면부의 개방된 부분을 덮을 수 있는 구조를 가지며 상기 하우징에 체결되는 지지판을 더 포함하고,
    상기 압전 소자는 상기 지지판의 후면에 부착되는 초음파 패치.
18. 복수의 초음파 변환 소자, 그리고
    상기 복수의 초음파 변환 소자가 각각 따로 움직일 수 있도록 상기 복수의 초음파 변환 소자를 서로 연결하는 연결 부재를 포함하고,
    상기 복수의 초음파 변환 소자 각각은
    하우징,
    양 면이 외부 전원에 각각 전기적으로 연결되는 상태로 상기 하우징에 장착되는 압전 소자, 그리고 상기 압전 소자의 전방에 배치되는 초음파 커플링 층을 포함하며,
    상기 하우징은 전기 전도성 재질로 형성되는 부분을 포함하고,
    상기 압전소자의 한 면은 상기 하우징에 전기적으로 연결되어 외부 전원에 전기적으로 연결되고,
    상기 압전소자의 다른 한 면은 상기 하우징과는 전기적으로 절연되는 상태로 외부 전원에 전기적으로 연결되며,
    상기 초음파 변환 소자는
    상기 압전 소자의 후면에의 전기적 접촉을 위한 접촉부, 그리고
    상기 하우징에 대해 상기 접촉부를 상기 압전 소자를 향해 탄성적으로 지지하는 바이어싱 멤버를 더 포함하는 초음파 패치.

Images