KR101747817B1 - 고강도 집속 초음파 생성 장치의 초음파 변환기 - Google Patents

Abstract

고강도 집속 초음파 생성 장치에 사용되는 초음파 변환기는, 초음파가 집속된 곳에서 볼 때 오목한 형태를 갖도록 형성되는 압전 소자, 상기 압전 소자의 양 면에 각각 형성되는 제1 및 제2 전극, 그리고 상기 압전 소자의 중심부에서 발생하는 초음파를 저감하거나 차단하도록 전후 방향으로 상기 압전 소자의 중심부와 중첩되는 상태로 상기 압전 소자의 전방 또는 후방에 배치되는 초음파 저감/차단 부재를 포함한다. 압전 소자의 중심부와 전후 방향으로 중첩되는 위치에 초음파를 저감하거나 차단하는 초음파 저감/차단 부재를 배치함으로써 초음파 변환기의 중심부에서 생성되어 전방으로 진행하는 초음파의 강도를 저감할 수 있다.

Description

고강도 집속 초음파 생성 장치의 초음파 변환기{ultrasound transducer for high intensity focused ultrasound generating apparatus}

본 발명은 의료기기 등으로 사용되는 고강도 집속 초음파를 생성하기 위한 고강도 집속 초음파 생성 장치에 사용되는 초음파 변환기에 관한 것이다.

고강도의 집속 초음파(high intensity focused ultrasound)를 이용하여 환자의 환부를 치료하거나 피부 미용 등에 이용하는 집속 초음파 치료 기술이 알려져 있다. 이러한 집속 초음파 치료는 고강도의 집속 초음파를 생성하는 집속 초음파 변환기를 이용하는 고강도 집속 초음파 발생 장치에 의해 수행된다.

고강도 집속 초음파 생성 장치는 특정 영역 또는 지점에 초음파를 집속하게 되는데, 이때 집속된 초음파의 강도가 너무 높은 경우 인체 조직에 악영향을 줄 수 있는 문제가 있었다. 특히 고강도 집속 초음파 생성 장치의 중심 부분의 초음파 강도가 지나치게 높을 경우에는 인체 조직에 더 큰 악영향을 줄 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고강도 집속 초음파 생성 장치에서 중심 부분의 초음파 강도가 지나치게 높아지는 문제를 해결할 수 있는 초음파 변환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 생성 장치에 사용되는 초음파 변환기는, 초음파가 집속된 곳에서 볼 때 오목한 형태를 갖도록 형성되는 압전 소자, 상기 압전 소자의 전면 및 후면에 각각 형성되는 제1 및 제2 전극, 그리고 상기 압전 소자의 중심부에서 발생하는 초음파를 저감하도록 전후 방향으로 상기 압전 소자의 중심부와 중첩되는 상태로 상기 압전 소자의 후방에 배치되는 초음파 저감 부재를 포함한다. 상기 초음파 저감 부재는 상기 제2 전극에 접촉한다.

상기 초음파 저감 부재는 초음파를 흡수하는 재질로 형성될 수 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

상기 초음파 저감 부재는 실리콘으로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 압전 소자의 중심부와 전후 방향으로 중첩되는 위치에 초음파를 저감하거나 차단하는 초음파 저감/차단 부재를 배치함으로써 초음파 변환기의 중심부에서 생성되어 전방으로 진행하는 초음파의 강도를 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기가 설치된 고강도 집속 초음파 생성 장치의 한 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 변환기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 변환기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 변환기의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 변환기의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 변환기의 단면도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기는 고강도 집속 초음파를 생성하기 위한 고강도 집속 초음파 생성 장치에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 초음파 변환기(10)는 고강도 집속 초음파 생성 장치(100) 내에 설치될 수 있으며, 초음파 집속 점 또는 영역에 초음파가 집속되도록 작용할 수 있다. 이때, 도면에는 초음파가 하나의 점에 집속되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 초음파는 일정 영역에 집속될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)는 하우징(101)을 포함하며, 하우징(101)은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기(10)가 배치되는 설치 공간(S)을 형성한다. 설치 공간(S)은 초음파 전달 매질(예를 들어, 물)(W)로 채워지고, 초음파 변환기(10)에서 생성된 초음파는 초음파 전달 매질(W)를 통과하여 진행하게 된다. 한편, 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)는 설치 공간(S)의 전면을 덮는 커버(103)를 포함할 수 있으며, 커버(103)는 초음파 전달 특성이 양호한 합성수지 재질로 형성될 수 있다.

이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 초음파 변환기(10)와 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)는 아래 방향으로 초음파를 조사하도록 형성될 수 있다. 이를 위해 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)의 하우징(101)은 아래 쪽이 개방된 형태를 가질 수 있으며, 초음파 변환기(10)는 아래 방향을 향해 초음파를 조사할 수 있도록 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)의 하우징(101) 내에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기(10)는 위치 이동이 가능하게 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)에 설치될 수 있으며, 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기(10)를 이동시키기 위한 구동 유닛(105)을 포함할 수 있다. 도면에는 명시되지 않았으나, 구동 유닛(105)은 구동력을 제공하기 위한 구동 모터, 그리고 구동 모터의 구동력을 초음파 변환기(10)로 전달하기 위한 연결 부재 등을 포함할 수 있다. 또한, 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)는 구동 모터의 작동 및 초음파 변환기(10)로의 전원 공급을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다.

초음파 변환기(10)는 압전 소자(11), 그리고 압전 소자(11)의 양 면에 각각 형성되는 제1 및 제2 전극(12, 13)을 포함한다. 한편, 초음파 변환기(10)는 제1 및 제2 전극(12, 13)이 그 양면에 각각 형성된 압전 소자(11)를 고정하는 하우징(15)을 더 포함할 수 있다. 즉, 그 양면에 제1 및 제2 전극(12, 13)이 각각 형성된 압전 소자(11)가 하우징(15)에 고정된 상태로 고강도 집속 초음파 생성 장치(100)의 설치 공간(S)에 배치될 수 있다.

초음파 변환기(10)의 하우징(15)은 연결 부재(30)를 통해서 구동 유닛(105)에 연결될 수 있다.

압전 소자(11)는 세라믹, 복합 압전 물질 등 전기 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있으며, 제1 전극(12) 및 제2 전극(13)은 전기 전도성이 양호한 금속 재질로 형성될 수 있다. 도 1을 참조하면, 제1 및 제2 전극(12, 13)은 압전 소자(11)의 양 면, 즉 전면과 후면에 각각 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 제1 및 제2 전극(12, 13)은 케이블에 의해 펄스 파워 생성기(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 펄스 파워 생성기에 의해 생성된 펄스 전원이 케이블을 통해 제1 및 제2 전극(12, 13)에 인가됨으로써, 압전 소자(11)가 초음파 진동을 하게 되고 그에 의해 초음파가 생성된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 압전 소자(11)는 초음파가 집속된 곳에서 볼 때 오목한 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 압전 소자(11)는 아래 방향으로 일정 거리 이격된 지점 또는 영역에 초음파를 집속할 수 있도록 포물선 곡면 또는 구면으로 이루어질 수 있다. 또한 압전 소자(11)는 선(line) 형태의 집속 초음파를 생성할 수 있도록 포물선 기둥 형태의 오목한 표면을 갖도록 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기(10)는 압전 소자(11)의 전방 또는 후방에 배치되는 초음파 저감/차단 부재(110, 120, 130, 140, 150, 160)를 포함한다. 초음파 저감/차단 부재(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 압전 소자(11)의 중심부에서 발생하는 초음파를 저감하거나 차단하는 기능을 한다. 초음파 저감 차단 부재(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 초음파를 흡수하거나 통과하지 못하도록 하는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 초음파 저감 차단 부재(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 공기, 실리콘, 기타 초음파를 흡수하거나 차단할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

이때, 초음파 저감/차단 부재(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 전후 방향을 따라 압전 소자(11)의 중심부와 중첩되는 상태로 압전 소자(11)의 전방 또는 후방에 배치된다.

이하에서 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 저감/차단 부재(110, 120, 130, 140, 150, 160)에 대해 차례로 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하면, 초음파 저감/차단 부재(110)는 압전 소자(11)의 후면에 접촉되는 제2 전극(13)에 밀착되는 흡음재일 수 있다. 이때, 초음파 저감/차단 부재(110)는 압전 소자(11)의 중심부에 대응하는 대략 원형 형태의 단면을 가질 수 있다. 흡음재가 압전 소자(11)의 후면에 형성된 제2 전극(13)에 밀착됨으로써, 압전 소자(11)의 중심부에서 음향 백킹(backing)이 되지 않아 압전 소자(11)의 중심부의 전면에서 발생하는 초음파 에너지가 약해지게 된다.

한편, 도 3을 참조하면, 초음파 저감/차단 부재(120)는 압전 소자(11)의 전면에 형성되는 제1 전극(12)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이때, 초음파 저감/차단 부재(120)는 초음파를 흡수하거나 차단할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

한편, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 초음파 저감/차단 부재(130, 140, 150)는 압전 소자(11)의 전면에 형성된 제1 전극(12)으로부터 이격된 상태로 배치될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 초음파 저감/차단 부재(130, 140)는 제1 전극(12)의 표면에 연결되는 연결 부재(131, 141)에 의해 각각 고정될 수 있다. 도 4의 연결 부재(131)는 막대 형태를 가지는 경우이며, 도 5의 연결 부재(141)는 중공 원통 형태를 가지는 경우이다.

한편, 도 6을 참조하면, 초음파 저감/차단 부재(150)는 압전 소자(11)의 가장 자리에 연결되는 연결 부재(151)에 의해 고정될 수 있다. 도 6의 점선 내에 도시된 바와 같이, 연결 부재(151)는 압전 소자(11)의 가장 자리를 연결하는 막대 형태를 가질 수 있으며, 초음파 저감/차단 부재(150)는 연결 부재(151)의 중간 부분에 고정될 수 있다.

한편, 도 7을 참조하면, 초음파 저감/차단 부재(160)는 압전 소자(11)의 전면에 형성된 제1 전극(12)에 밀착되는 상태로 배치되는 공기 주머니일 수 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: 고강도 집속 초음파 생성 장치
10: 초음파 변환기
11: 압전 소자
12, 13: 전극
15: 하우징

Claims (9)

1. 고강도 집속 초음파 생성 장치에 사용되는 초음파 변환기로서,
   초음파가 집속된 곳에서 볼 때 오목한 형태를 갖도록 형성되는 압전 소자,
   상기 압전 소자의 전면 및 후면에 각각 형성되는 제1 및 제2 전극, 그리고
   상기 압전 소자의 중심부에서 발생하는 초음파를 저감하도록 전후 방향으로 상기 압전 소자의 중심부와 중첩되는 상태로 상기 압전 소자의 후방에 배치되는 초음파 저감 부재를 포함하며,
   상기 초음파 저감 부재는 상기 제2 전극에 접촉하는 초음파 변환기.
2. 제1항에서,
   상기 초음파 저감 부재는 초음파를 흡수하는 재질로 형성되는 초음파 변환기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에서,
   상기 초음파 저감 부재는 실리콘으로 형성되는 초음파 변환기.

Images