KR101829752B1 - 초음파 발생 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

초음파 발생 장치 및 이의 제어 방법 Download PDF

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백희규
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Abstract

초음파 발생 장치가 제공된다. 본 초음파 발생 장치는 전기 에너지를 생성하는 전기 에너지 생성부 및 전기 에너지 생성부에서 생성된 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 변환부를 포함하며, 전기 에너지 생성부는 입력 신호에 대응하여 전기 에너지를 발생시키는 함수 발생기, 전기 에너지 생성부와 변환부 사이에 배치되어 변환부의 임력 임피던스(Zi)가 기 설정된 값 미만이 되도록 입력 임피던스를 조절하는 증폭 회로 및 함수 발생기 및 증폭 회로의 동작을 제어하는 드라이빙 회로를 포함한다.

Description

초음파 발생 장치 및 이의 제어 방법{APPARATUS FOR GENERATING ULTRASONIC WAVE AND METHOD OF CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 초음파 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ultra-low impedance 증폭기를 이용하여 매칭 회로 없이도 효율적으로 초음파를 발생시키는 초음파 발생 장치 및 트랜스듀서의 공진 주파수를 탐지하여 출력 주파수를 조절하여 효율적으로 초음파를 발생시키는 초음파 발생 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
초음파 에너지를 집속하여 인체 변병에 전달하여 암치료, 약물전달, 피부미용, 지방 분해 등 다양한 치료목적으로 초음파가 사용되고 있다. 이러한 치료목적의 초음파는 주로 고강도 에너지를 발생시키므로 도 1에서처럼 전기 에너지 생성부에서 인가되는 전기 에너지가 변환부의 트랜스듀서에서 기계적 에너지로 변환되는 효율이 상당히 중요하다.
기계적 에너지의 초음파를 발생시키는 트랜스듀서는 주로 압전 세라믹으로 제조된다. 압전 세라믹은 공진 주파수 및 반공진 주파수를 가지고, 공진 주파수와 일치하는 주파수의 전압을 전기 에너지 생성부로부터 입력받을 경우 최대 효율로 초음파를 발생시킨다.
도 4a는 주파수의 변화에 따른 임피던스의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 임피던스는 주파수에 민감하게 달라진다. 트랜스듀서를 구동하기 위해 전기 에너지 생성부에서 인가하는 주파수 값과 트랜스듀서의 공진 주파수가 일치하지 않으면 임피던스가 높아져 효율이 상당히 낮아지며, 이로 인해, 초음파의 출력 저하, 신호 왜곡, 열 발생 등이 동반될 수 있다. 이러한 문제점들은 실제적으로 환자 치료시 치료 효과를 감소시키며, 환자의 피부 화상 등의 부작용 원인으로 알려져 있다.
따라서, 트랜스듀서의 제조 또는 사용에 있어서, 최대 효율을 확보하는 것이 중요하지만, 압전 세라믹의 제조 공정의 한계로 인해 제품마다 균일한 주파수 특성 또는 임피던스 특성을 확보하기 어려운 문제점이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 시스템과 트랜스듀서 사이에 매칭 회로를 추가하고 있으나, 캐패시터, 인덕터, 트랜스포머 등의 소자가 사용되는 매칭 회로는 부피가 크고, 에너지 효율에 있어 한계가 존재한다.
따라서, 최대 효율로 초음파를 발생시키기 위해서 opamp의 이상적인 입출력 임피던스 조건을 구현하기 위한 개념을 초음파 발생 장치에 도입하여 변환부의 입력 임피던스를 zero에 가깝게 설계하는 방법을 구현하고자 한다. 또한, 각 트랜스듀서의 공진 주파수의 특성 및 사용에 따른 주파수 변화를 전기에너지 생성부에서 출력 주파수를 조절하는 방법을 통해 초음파 에너지 효율을 증가시키고자 한다.
마지막으로, 온도 상승 등 트랜스듀서의 사용 환경에 따라 압전소자의 주파수 특성이 변하기 때문에 실시간으로 압전소자의 주파수를 측정하여 전기 에너지 생성부에서 측정된 값과 일치하는 주파수를 트랜스듀서에 인가하는 closed loop feedback 제어 장치를 도입하여 초음파 에너지 효율을 최대로 증가시키고자 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 ultra-low impedance 증폭기를 이용하여 매칭 회로 없이도 효율적으로 초음파를 발생시키는 초음파 발생 장치 및 실시간으로 트랜스듀서의 공진 주파수를 탐지하여 전기 에너지 생성부의 출력 주파수를 조절하여 효율적으로 초음파를 발생시키는 초음파 발생 장치 및 이의 제어 방법을 제공함에 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른, 초음파 발생 장치는, 전기 에너지를 생성하는 전기 에너지 생성부 및 전기 에너지 생성부에서 생성된 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 변환부를 포함하고, 전기 에너지 생성부는, 입력 신호에 대응하여 전기 에너지를 발생시키는 함수 발생기와, 함수 발생기의 동작을 제어하는 드라이빙 회로 및 변환부의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 탐지하는 주파수 탐지 모듈을 포함하고, 함수 발생기는, 전기 에너지를 발생시키는 제1 구간 및 전기 에너지를 발생시키지 않는 제2 구간을 기 설정된 주기로 반복하고, 주파수 탐지 모듈은, 제2 구간 동안 기 설정된 주파수 범위에 해당되는 주파수에 따른 임피던스(Zi)를 스캔하여 변환부의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 탐지하고, 드라이빙 회로는, 제1 구간 동안 상기 전기 에너지 생성부의 출력 주파수를 상기 탐지된 공진 주파수로 변경하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치를 제공할 수 있다.

그리고, 드라이빙 회로는, 주파수 탐지 모듈에서 탐지된 주파수가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 전기 에너지 생성부의 동작을 정지시킬 수 있다.
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또한, 상기 변환부는, 상기 변환부의 온도를 감지하는 온도 센서;를 포함하고, 상기 드라이빙 회로는, 상기 감지된 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 상기 전기 에너지 생성부의 동작을 정지시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 매칭 회로 없이도 트랜스듀서의 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 초음파 발생 장치의 구성을 간략히 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 증폭 회로의 일 실시 예의 구성을 도시한 회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 초음파 발생 장치의 구성을 간략히 도시한 블럭도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 변환부의 공진 주파수에 따른 임피던스를 나타내는 그래프, 그리고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전기 에너지 생성부의 출력 주파수를 조절하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 실시 예들에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예들의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시의 실시 예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 개시의 실시 예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 개시의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 개시의 실시 예에서, "모듈" 혹은 "부" 는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부" 는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 초음파 발생 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 초음파 발생 장치(10)는 변환부(100) 및 전기 에너지 생성부(200)를 포함한다. 그리고, 전기 에너지 생성부(200)는 함수 발생기(210), 증폭 회로(230) 및 드라이빙 회로(220)를 포함한다.
변환부(100)는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있다. 예를 들어, 교류 전압이 입력되면, 변환부(100)는 입력된 교류 전압을 초음파 신호로 변환할 수 있다. 구체적으로, 압전효과(piezoelectric effect)란 압전소자(piezoelectric element)에 진동과 같은 기계 에너지가 입력되면 전기 에너지로 변환되는 효과를 말하고, 이와 반대로 역압전효과는 압전소자에 전기 에너지가 입력되면 진동 에너지로 변환되는 효과를 말한다. 즉, 동일한 압전소자에 기계 에너지가 입력되면 전기 에너지를 생성하고, 전기 에너지가 입력되면 기계 에너지를 생성할 수 있다. 따라서, 압전소자로 구성된 변환부는 입력된 전기 에너지가 입력되면, 입력된 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하여 기계 에너지를 생성할 수 있다.
특히, 변환부(100)는 전기 에너지 생성부에서 생성된 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시킬 수 있다. 이때, 변환부(100)는 트랜스듀서(transducer) 등으로 구현될 수 있다.
함수 발생기(210)는 전자 신호의 파형을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 함수 발생기(210)는 시간에 대한 그래프 상에서 전압의 연속적인 임의의 파형을 갖는 특정한 주파수를 발생시킬 수 있다.
특히, 함수 발생기(210)는 전압원(미도시)에서 공급된 전기 에너지를 이용하여 교류 전압의 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 한편, 함수 발생기(210)는 연속적으로 전기 에너지를 발생시킬 수도 있고, 전기 에너지를 발생시키는 제1 구간 및 전기 에너지를 발생시키지 않는 제2 구간을 포함하는 전체 구간을 주기로 가지면서 반복하여 전기 에너지를 발생시킬 수도 있다.
드라이빙 회로(220)는 초음파 발생 장치(10)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 드라이빙 회로(220)는 함수 발생기(210) 및 증폭 회로(230)의 동작을 제어할 수 있다.
드라이빙 회로(220)는 전기 에너지 생성부(200)의 출력 주파수를 변환부(100)의 공진 주파수 및 반공진 주파수로 변경할 수 있다. 구체적으로, 드라이빙 회로(220)는 변환부(100)의 제작에 사용된 물질(예를 들면, 압전세라믹)의 공진 주파수로 전기 에너지 생성부(200)의 출력 주파수를 변경할 수 있다. 그리고, 드라이빙 회로(220)는 주파수에 따른 임피던스 값을 이용하여 변환부(100)의 공진 주파수를 탐지하면, 전기 에너지 생성부(200)의 출력 주파수를 탐지된 공진 주파수로 변경할 수 있다. 이로 인해, 사용자의 조작 없이도 전기 에너지 생성부(200)의 출력 주파수를 변환부(100)의 공진 주파수로 변경하여 최대 효율을 얻을 수 있고, 변환부(100)의 공진 주파수의 변동에 따른 전기 에너지 생성부(200)의 출력 주파수의 변경이 가능할 수 있다.
그리고, 드라이빙 회로(220)는 변환부(100)에서 감지된 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 전기 에너지 생성부(200)의 동작을 정지시킬 수 있다. 구체적으로, 변환부(100)에 포함된 온도 센서를 통해 초음파 발생 장치(10)의 온도가 40도 이상이 되는 경우, 전기 에너지 생성부(200)는 함수 발생기(210)의 동작을 정지시킴으로써 초음파 발생 장치(10)의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 이는, 초음파 발생 장치(10)가 사용자의 피부에 접촉하여 사용되는 경우, 온도 상승으로 인한 화상을 예방할 수 있는 기술적 효과를 갖는다.
그리고, 드라이빙 회로(220)는 주파수 탐지 모듈(240)에서 탐지된 변환부(100)의 공진 주파수가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우, 전기 에너지 생성부(200)의 동작을 정지시킬 수 있다. 구체적으로, 1Mhz의 공진 주파수를 갖는 압전소자로 제작된 변환부(100)가 체결되는 경우, 주파수 탐지 모듈(240)에서 탐지된 변환부(100)의 공진 주파수가 0.8Mhz 내지 1.2Mhz에 포함되지 않으면, 드라이빙 회로(220)는 전기 에너지 생성부(200)의 동작을 정지시킬 수 있다.
증폭 회로(230)는 변환부(100)의 입력 임피던스를 조절할 수 있다. 구체적으로, 증폭 회로(230)는 드라이빙 회로(220)의 제어에 따라 전기 에너지 생성부(200)와 변환부(100) 사이에 배치되어 변환부(100)의 입력 임피던스를 최소화할 수 있다. 즉, 증폭 회로(230)는 변환부(100)의 병렬 및/또는 직렬 연결된 가변 가능한 복수의 모스펫(MOSFET)을 이용하여 전기 에너지 생성부(200)에서 변환부(100)를 향하는 입력 임피던스를 기 설정된 값 미만이 되도록 조절할 수 있다.
즉, 증폭 회로(230)는 전기 에너지 생성부(200)의 출력단과 변환부(100)의 입력단에 배치되고, 변환부(100)의 전체 임피던스보다 상당히 작은 임피던스를 가질 수 있다. 증폭 회로(230)는 전기 에너지 생성부(200)의 전체 임피던스(Zt)가 0(uΩ)이 되도록 구현되는 것이 이상적이나, 구현에 있어서, 증폭 회로(230)는 0.5(uΩ)이하의 임피던스 값을 가질 수 있다. 이는, 전압원(미도시)에서 공급되는 전력이 변환부(100)에 전달되는 에너지 전달 효율을 최대로 높일 수 있는 기술적 효과를 갖는다.
이하에서는 도 2를 참조하여 증폭 회로(230)에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증폭 회로(230)의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 증폭 회로(230)는 복수의 모스펫(MOSFET)으로 구성될 수 있다. 복수의 모스펫은 가변 가능하며, 복수의 모스펫이 병렬 연결(233,235)될 수 있다. 그리고, 병렬 연결된 복수의 모스펫(231)이 복수개 존재할 수 있고, 병렬 연결된 복수의 모스펫(231)이 직렬 연결될 수도 있다. 한편, 증폭 회로(230)는 도 2에 도시된 회도로 외에 다양한 구성으로 구현될 수 있음은 분명하다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 초음파 발생 장치(10)의 구성을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 발생 장치(10)는 전기 에너지 생성부(200) 및 변환부(100)를 포함한다. 그리고, 전기 에너지 생성부(200)는 함수 발생기(210), 드라이빙 회로(220) 및 주파수 탐지 모듈(240)을 포함할 수 있으며, 변환부(100)는 EEPROM(110) 및 온도 센서(120)를 포함할 수 있다.
변환부(100)에 대한 설명은 도 1에서 설명한 바와 동일하다.
EEPROM(110)은 메모리(미도시)와 독립적으로 데이터를 저장할 수 있으며, 전원이 OFF 되어도 데이터가 지워지지 않는 불휘발성 메모리일 수 있다. 특히, 변환부(100)의 구성 물질인 압전 세라믹의 공진 주파수 및 반공진 주파수의 데이터를 입력받을 수 있다. 입력된 압전 세라믹의 공진 주파수 및 반공진 주파수는 전기 에너지 생성부(200)의 출력 주파수 조절에 이용될 수 있다.
온도 센서(120)는 변환부(100)의 온도를 감지할 수 있다. 구체적으로, 초음파 발생 장치(10)가 ON 상태일 때, 변환부(100)와 사용자의 접촉 면의 온도를 감지할 수 있다. 감지된 온도의 정보는 EEPROM(110)에 저장되어 변환부(100)의 온도상태를 모니터링할 수 있다.
함수 발생기(210) 및 드라이빙 회로(220)에 대한 설명은 도 1에서 설명한 바와 동일하다.
주파수 탐지 모듈(240)은 변환부(100)의 구성 물질인 압전 세라믹의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 탐지할 수 있다. 구체적으로, 주파수 탐지 모듈(240)은 전기 에너지 생성부(200)와 변환부(100)가 체결되면, 기 설정된 주파수 범위에 해당되는 주파수에 따른 변환부(100)의 임피던스를 측정할 수 있다. 기 설정된 주파수 범위에 해당되는 주파수에 따른 변환부(100)의 임피던스가 측정되면, 주파수 탐지 모듈(240)은 기 설정된 주파수 범위에 해당되는 주파수에 따른 변환부(100)의 임피던스를 이용하여 공진 주파수 및 반공진 주파수를 탐지할 수 있다. 그리고, 주파수 탐지 모듈(240)은 전기 에너지 생성부(200)와 변환부(100)가 체결되면, EEPROM(110)에 입력된 압전 세라믹의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 공진 주파수 및 반공진 주파수로 탐지할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전기 에너지 생성부(200)와 변환부(100)가 체결되는 경우, 주파수 탐지 모듈(240)이 변환부(100)의 공진 주파수를 탐지하는 것으로 설명하였지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 기 설정된 주기 또는 사용자 명령 입력 등에 따른 이벤트 발생의 경우에도 변환부(100)의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 탐지할 수 있다.
구체적으로, 주파수 탐지 모듈(240)은 함수 발생기(210)가 전기 에너지를 발생시키지 않는 제2 구간마다 주기적으로 변환부(100)의 공진 주파수를 탐지할 수 있다. 이는, 초음파 발생 장치(10)의 작동에 의해 공진 주파수가 변하는 경우에도 변환부(100)가 최대 효율로 동작할 수 있도록 하는 기술적 효과를 갖는다.
이하에서는, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 주파수 탐지 모듈(240)이 변환부(100)의 구성 물질인 압전 세라믹의 공진 주파수를 탐지하는 방법을 설명한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 주파수에 따른 임피던스를 나타내는 그래프이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 변환부(100)에 전송되는 전기 에너지의 주파수에 따라 변환부(100)의 입력 임피던스가 상이하다. 압전소자의 공진 주파수(410)에서의 임피던스가 최저값을 가지므로 특정 구간에 해당하는 주파수에 따른 임피던스 값을 스캔하여 공진 주파수 및 반공진 주파수를 탐지할 수 있다.
예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 공진 주파수가 1Mhz가 되도록 제작된 변환부(100)가 체결되면, 주파수 탐지 모듈(240)은 0.5Mhz에서 1.5Mhz 사이에 해당하는 주파수에 따른 임피던스 값(480)을 연속적으로 스캔하고, 공진 주파수(450)를 탐지할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른, 초음파 발생 장치(l0)가 전기 에너지 생성부(200)의 출력 주파수를 조절하여 변환부(100)의 에너지 효율을 높이는 방법을 설명하기로 한다.
우선, 초음파 발생 장치(10)는 변환부의 주파수를 스캔한다(S510). 구체적으로, 초음파 발생 장치(10)는 기 설정된 주파수 범위에 해당되는 주파수에 대응되는 입력 임피던스를 바탕으로 변환부의 주파수를 스캔할 수 있다.
그리고, 초음파 발생 장치(10)는 변환부의 주파수가 기 설정된 주파수 범위에 해당하는지 여부를 판단한다(S520).
그리고, 초음파 발생 장치(10)는 변환부의 공진 주파수가 기 설정된 주파수 범위에 해당하지 않는 경우, 전기 에너지 생성부를 정지시킨다(S530-1). 이는 변환부의 공진 주파수 변화로 인해 에너지 효율이 감소하고, 부작용이 발생하는 것을 방지하는 기술적 효과를 갖는다.
그리고, 초음파 발생 장치(10)는 변환부의 공진 주파수가 기 설정된 주파수 범위에 해당하는 경우, 전기 에너지 생성부의 출력 주파수를 탐지된 공진 주파수로 조절한다(S530-2).
그리고, 초음파 발생 장치(10)는 초음파 에너지를 생성한다(S540). 연속적으로 상기 동작을 반복하여 변환부의 공진 주파수에 해당하는 주파수를 전기 에너지 생성부에서 출력할 수 있게 된다. 구체적으로, 초음파 발생 장치(10)는 변환부의 공진 주파수가 변화함에 따라 전기 에너지 생성부의 출력 주파수를 조절함으로써 최대 에너지 효율로 초음파 에너지를 생성할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 의해, 임피던스 매칭 회로(matching circuit)를 포함하지 않고, 트랜스듀서의 출력 효율을 극대화시키는 것이 가능하다.
한편, 초음파 발생 장치(10)가 증폭 회로(230) 또는 주파수 탐지 모듈(240)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 초음파 발생 장치(10)가 증폭 회로(230) 및 주파수 탐지 모듈(240)을 동시에 포함할 수 있다. 초음파 발생 장치(10)가 증폭 회로(230) 및 주파수 탐지 모듈(240)을 동시에 포함하는 경우, 더 정확하게 에너지 효율을 증가시킬 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대하여 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10: 초음파 발생 장치
100: 변환부
110: EEPROM
120: 온도 센서
200: 전기 에너지 생성부
210: 함수 발생기
220: 드라이빙 회로
230: 증폭 회로
240: 주파수 탐지 모듈

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 초음파 발생 장치에 있어서,
    전기 에너지를 생성하는 전기 에너지 생성부; 및
    상기 전기 에너지 생성부에서 생성된 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 변환부;를 포함하고,
    상기 전기 에너지 생성부는,
    입력 신호에 대응하여 전기 에너지를 발생시키는 함수 발생기;
    상기 함수 발생기의 동작을 제어하는 드라이빙 회로; 및
    상기 변환부의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 탐지하는 주파수 탐지 모듈;을 포함하고,
    상기 함수 발생기는,
    전기 에너지를 발생시키는 제1 구간 및 전기 에너지를 발생시키지 않는 제2 구간을 기 설정된 주기로 반복하고,
    상기 주파수 탐지 모듈은,
    상기 제2 구간 동안 기 설정된 주파수 범위에 해당되는 주파수에 따른 임피던스(Zi)를 스캔하여 상기 변환부의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 탐지하고,
    상기 드라이빙 회로는,
    상기 제1 구간 동안 상기 전기 에너지 생성부의 출력 주파수를 상기 탐지된 공진 주파수로 변경하는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 드라이빙 회로는,
    상기 주파수 탐지 모듈에서 탐지된 주파수가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 상기 전기 에너지 생성부의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.
  9. 제5항 또는 제8항에 있어서,
    상기 변환부는,
    상기 변환부의 온도를 감지하는 온도 센서;를 포함하고,
    상기 드라이빙 회로는,
    상기 감지된 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 상기 전기 에너지 생성부의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 초음파 발생 장치.



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JP2014054546A (ja) * 2008-04-15 2014-03-27 Olympus Medical Systems Corp 手術用電源供給装置

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