KR102363417B1 - PZT ceramic device, and ultrasonic transducer using of it - Google Patents
PZT ceramic device, and ultrasonic transducer using of it Download PDFInfo
- Publication number
- KR102363417B1 KR102363417B1 KR1020210149231A KR20210149231A KR102363417B1 KR 102363417 B1 KR102363417 B1 KR 102363417B1 KR 1020210149231 A KR1020210149231 A KR 1020210149231A KR 20210149231 A KR20210149231 A KR 20210149231A KR 102363417 B1 KR102363417 B1 KR 102363417B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- frequency
- ultrasonic vibrator
- present
- mhz
- range
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H01L41/1876—
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N7/00—Ultrasound therapy
-
- H01L41/09—
-
- H01L41/43—
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N7/00—Ultrasound therapy
- A61N2007/0004—Applications of ultrasound therapy
- A61N2007/0013—Fracture healing
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N7/00—Ultrasound therapy
- A61N2007/0056—Beam shaping elements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N7/00—Ultrasound therapy
- A61N2007/0073—Ultrasound therapy using multiple frequencies
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 의료기기용 초음파 진동자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일소자만으로 인체 내 침투깊이를 달리하는 다중 공진주파수를 발생시켜, 표피로부터 원근거리에 위치한 다양한 근골격계에 적용시킬 수 있고, 밀리초(millisecond) 단위의 초고속 주파수 스위칭을 통해, 손상된 조직의 조골세포와 세포막을 활성화시켜 혈관 내 혈류랑을 개선하고, 인대와 건등 결체조직의 신전성을 높여, 골조직의 재결합 시간과 속도를 단축 시킬 수 있는 압전 세라믹 및 이를 이용한 의료기기용 초음파 진동자에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic vibrator for medical devices, and more particularly, by generating multiple resonant frequencies with different penetration depths in the human body only with a single element, it can be applied to various musculoskeletal systems located far and near from the epidermis, and milliseconds (milliseconds) ) unit through high-speed frequency switching, activating osteoblasts and cell membranes of damaged tissues to improve blood flow in blood vessels, increase extensibility of connective tissues such as ligaments and tendons, and reduce the time and speed of bone tissue recombination. It relates to a ceramic and an ultrasonic vibrator for medical devices using the same.
둘째, 본 발명은 고 출력이면서도 저 발열 특성을 갖는 우수한 압전 세라믹 소자 및 이를 이용한 의료기기용 초음파 진동자를 제공하고자 함이다.Second, an object of the present invention is to provide an excellent piezoelectric ceramic element having high output and low heat generation characteristics and an ultrasonic vibrator for medical devices using the same.
인간의 수명이 늘어남에 따라 건강 의료 및 안티에이징 수요가 급증하고 있다. 또한, 기술 혁신이 더해지면서 의료분야나 미용분야 제품들의 발전도 계속되고 있으며, 특히 피부 미용 의료 기기 시장은 2025년 수십억 달러로 전망될 정도로 급성장하고 있다.As human lifespan increases, the demand for health care and anti-aging is surging. In addition, as technological innovation is added, the development of products in the medical field or beauty field continues, and in particular, the skin care medical device market is growing rapidly to the extent that it is expected to reach billions of dollars in 2025.
일반적으로, 1MHz 이상의 고주파는 피부 성능 개선에 매우 유용한 것으로 알려져 있다. 초음파를 이용한 피부 미용 의료 기기는 세포 또는 조직에 미치는 다양한 물리적, 열적, 화학적 효과 때문에 만족도가 높아 그 활용도가 급증하고 있는 추세이다.In general, it is known that a high frequency of 1 MHz or more is very useful for improving skin performance. Because of the various physical, thermal, and chemical effects on cells or tissues, the use of medical devices for skin care using ultrasound is increasing due to high satisfaction.
최근에는 LDM(Local Dynamic Micro-massage) 이라는 두 개의 다른 파장의 초음파를 빠르게 교차시켜, 기존 단일 주파수 초음파 기기로 만들 수 없는 새로운 효과(예컨대, 피부 연결조직 순간 수축-이완 작용을 통한 피부 조직의 근원적 수복)를 나타내는 기술도 개발되어 사용되고 있다.Recently, LDM (Local Dynamic Micro-massage), which rapidly crosses two different wavelengths of ultrasound, creates a new effect that cannot be made with existing single-frequency ultrasound equipment (for example, the fundamental Restoration) has also been developed and used.
이처럼, 종래기술은 미용 주파수로써 대개 1,3 및 10MHz를 이용한다. 그러나 리프팅 효과에 의한 피부재생이 목표인 미용 주파수 및 디바이스는 갈바닉, 레이저, HIFU 등과 연계 되어야만 효과가 있는 것으로 나타나고 있어 그 성장성에 한계가 있으며, 또한 기존의 LDM 진동자는 복수의 진동자가 장착된 디바이스를 사용함으로써 사용상의 불편이 있고 기기의 가격도 상승하는 문제점이 있다. As such, the prior art usually uses 1, 3 and 10 MHz as cosmetic frequencies. However, the cosmetic frequency and device aimed at skin regeneration by the lifting effect are shown to be effective only in connection with galvanic, laser, HIFU, etc. There is a problem of inconvenience in use and an increase in the price of the device by using it.
최근 연구소를 중심으로 초음파를 이용하여 의학적인 문제를 치료하는 연구 및 데이터가 많이 늘어나고 있는데, 이는 초음파가 조직의 혈류량을 증가시키고 근육을 이완시키며 인대와 건 등 결체조직의 신전성을 높이는 성질을 이용하여, 조직의 종류, 깊이, 위 치, 질병의 상황에 따라서 물리적인 치료 기제를 사용하는데 효과적이기 때문이다, 그러나 치료를 목적으로 하는 단일 소자 다중 초음파 진동자는 아직 개발된 사례가 거의 없다.Recently, research and data on the treatment of medical problems using ultrasound are increasing mainly in research institutes. Therefore, it is effective to use a physical treatment mechanism depending on the tissue type, depth, location, and disease situation.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 과제는 다음과 같다.The problems of the present invention for solving the above-described problems are as follows.
첫째, 본 발명은 미용목적이 아닌 근골계 전반에 적용 가능한 의료기기용 또는 헬스케어용 초음파 진동자를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이때, 단일 소자만으로 인체 내 침투깊이를 달리하는 다중 공진주파수를 발생시키고, 밀리초(millisecond) 단위의 초고속 주파수 스위칭이 가능한 것은 물론, 고출력이면서도 저발열 특성을 갖는 우수한 압전 세라믹 소자 및 이를 이용한 치료형 의료기기용 초음파 진동자를 제공하는 데 있다. First, the present invention aims to provide an ultrasonic vibrator for medical equipment or healthcare that is applicable to the overall musculoskeletal system, not for cosmetic purposes, and in this case, a single element generates multiple resonant frequencies with different penetration depths in the human body, An object of the present invention is to provide an excellent piezoelectric ceramic element capable of high-speed frequency switching in milliseconds, as well as high output and low heat generation characteristics, and an ultrasonic vibrator for treatment-type medical devices using the same.
둘째, 본 발명은 단일 디바이스로 집적화하고도 그 주파수 영역을 4중의 다중 주파수로 확장하여 적용 가능한 근골격계의 영역을 확장할 수 있는 압전 세라믹 및 이를 이용한 의료기기용 초음파 진동자를 제공하고자 함이다.Second, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric ceramic capable of expanding the applicable musculoskeletal system by expanding the frequency range to quadruple multiple frequencies even after being integrated into a single device and an ultrasonic vibrator for medical devices using the same.
상술한 과제를 해결하는 본 발명은, MPB 상경계 조성에 함유된 Zr/Ti의 몰비가 50%~60%/50%~40% 범위를 갖는 조 성물을 소결온도 1250℃±30℃ 범위에서 소결한 후, 소결조직의 크기가 평균 0.9㎛ 내지 1.1㎛이고, 최대 크기가 2 ㎛인 세라믹 소결체로 형성된 압전 세라믹 소자일 수 있다.The present invention, which solves the above problems, is a composition having a molar ratio of Zr/Ti contained in the MPB phase boundary composition of 50% to 60%/50% to 40%, sintered at a sintering temperature of 1250°C ± 30°C. Then, the sintered structure may be a piezoelectric ceramic element formed of a ceramic sintered body having an average size of 0.9 μm to 1.1 μm and a maximum size of 2 μm.
그리고, 본 발명은 상기 세라믹 소자는, 지름이 30 ~ 50 mm이고, 두께가 1 ~ 5mm인 것을 특징으로 하는 압전 세라믹 소자일 수 있다.Further, in the present invention, the ceramic element may be a piezoelectric ceramic element having a diameter of 30 to 50 mm and a thickness of 1 to 5 mm.
또한, 본 발명은 상기 압전 세라믹 소자를 단일 소자의 초음파 진동자로 사용하되, 0.63MHz 내지 5.55(MHz)의 범위를 갖는 서로 다른 적어도 4개의 다중 주파수를 포함하는 초음파를 발생하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 초음파 진동자일 수 있다.In addition, the present invention uses the piezoelectric ceramic element as an ultrasonic vibrator of a single element, but generates ultrasonic waves including at least four different multiple frequencies having a range of 0.63 MHz to 5.55 (MHz). It may be an ultrasonic vibrator.
여기서, 상기 4중 주파수의 임피던스 범위가 20Ω 이하인 것일 수 있고, 상기 다중 주파수의 공진 주파수(fa)와 반공진 주파수(fb)의 차이가 0.05MHz 이하인 것일 수 있다.Here, the impedance range of the quadruple frequency may be 20 Ω or less, and the difference between the resonant frequency f a and the anti-resonance frequency f b of the multi-frequency may be 0.05 MHz or less.
또한, 상기 다중 주파수는, 0.7 ± 0.07(MHz) 범위의 제1 주파수, 2.3 ± 0.23 (MHz)의 제2 주파수, 3.9 ± 0.39(MHz) 범위의 제3 주파수 및 5.5 ± 0.55(MHz) 범위의 제4 주파수를 포함하는 것일 수 있다.In addition, the multi-frequency, the first frequency in the range of 0.7 ± 0.07 (MHz), the second frequency in the range of 2.3 ± 0.23 (MHz), the third frequency in the range of 3.9 ± 0.39 (MHz), and 5.5 ± 0.55 (MHz) in the range It may include a fourth frequency.
더하여, 상기 초음파 진동자는, 상기 제1 주파수의 공진 주파수의 인가 시간이 제2 및 제3 주파수의 공진 주파수의 인가 시간의 3배 이상에서 1w/cm2 이상의 고출력을 발생하는 것일 수 있다.In addition, the ultrasonic vibrator may generate a high output of 1w/cm 2 or more when the application time of the resonant frequency of the first frequency is three times or more of the application time of the resonant frequency of the second and third frequencies.
상술한 과제를 해결하는 본 발명의 효과는 다음과 같다.Effects of the present invention for solving the above-described problems are as follows.
첫째, 본 발명은, Zr과 Ti(Zr/Ti)의 몰비의 범위로서 지르코늄(Zr)은 50% ~ 60%의 비율과 티타늄(Ti)은 50% ~ 40% 범위의 MPB 상경계 조성물을 형성하는 압전 세라믹 소자를 제공하여 압전성, 공진 주파수의 온도안정성 등의 재료 특성을 향상시킬 수 있다.First, the present invention is a range of the molar ratio of Zr and Ti (Zr / Ti), wherein zirconium (Zr) is 50% to 60% of the ratio and titanium (Ti) is 50% to 40% to form an MPB phase boundary composition. By providing a piezoelectric ceramic element, material properties such as piezoelectricity and temperature stability of the resonance frequency can be improved.
둘째, 본 발명은 작고 균일하며 치밀한 미세조직(grain)을 가기는 소결체로 형성된 압전 세라믹 소자를 제공한다는 점에서 압전성, 공진 주파수의 온도안정성 등의 재료 특성 향상과 함께, 안정된 Q 및 K 값을 얻을 수 있다.Second, the present invention provides a piezoelectric ceramic element formed of a sintered body having a small, uniform, and dense microstructure (grain). In addition to improving material properties such as piezoelectricity and temperature stability of resonant frequency, stable Q and K values can be obtained can
셋째, 본 발명은 4중 주파를 구현하는 단일 초음파 진동자를 이용함으로써, 우리 몸의 전 근 골격에 적용될 수 있고 또 그 효과도 통증 부위 간 세포의 활발한 물질이동으로 염증이 완화됨에 따라 미용기기와는 다른 실질적인 치료효과가 있는 의료기기용 초음파 진동자를 제공한다.Third, the present invention can be applied to the entire musculoskeletal system of our body by using a single ultrasonic vibrator that implements a quadruple frequency, and its effect is different from a cosmetic device as inflammation is relieved by active material movement of cells between pain areas. Provided is an ultrasonic vibrator for medical devices that has other practical therapeutic effects.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소결체로 형성된 압전 세라믹 소자를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자의 소결체에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 주파수 특성을 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저 임피던스의 초음파 진동자의 4개의 공진 주파수 별 특성을 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 초음파 진동자를 이용한 초음파 치료기의 모식도를 도시한다.1 shows a piezoelectric ceramic element formed of a sintered body according to an embodiment of the present invention.
2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a sintered body of a piezoelectric ceramic element according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing frequency characteristics of an ultrasonic vibrator according to an embodiment of the present invention.
4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing characteristics for each of four resonant frequencies of an ultrasonic vibrator of low impedance according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of an ultrasonic treatment device using an ultrasonic vibrator for medical devices according to an embodiment of the present invention.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어지는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. Here, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and are common in the technical field to which the present invention pertains. Since it is provided by way of example so that those with knowledge of the present invention can clearly understand the scope of the invention, the technical scope of the present invention should be defined by the claims.
아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 발명의 설명 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. And, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intentions or customs of users, operators, etc., of course. Therefore, the definition should be made based on the technical idea described throughout the description of the present invention.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소결체로 형성된 압전 세라믹 소자를 도시하고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자의 소결체에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.1 shows a piezoelectric ceramic element formed of a sintered body according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the sintered body of the piezoelectric ceramic element according to an embodiment of the present invention.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자는, MPB 상경계 조성에 함유된 Zr/Ti의 몰비가 50%~60%/50%~40% 범위를 갖는 조성물을 소결온도 1250℃±30℃ 범위에서 소결한 후, 소결조직의 크기가 평균 0.9㎛ 내지 1.1㎛이고, 최대 크기가 2㎛인 세라믹 소결체로 형성된 것일 수 있다.As shown in Figure 1, the piezoelectric ceramic element according to the embodiment of the present invention, the molar ratio of Zr / Ti contained in the MPB phase boundary composition 50% ~ 60% / 50% ~ 40% of the composition having a sintering temperature 1250 After sintering at ℃±30℃, the size of the sintered structure may be 0.9 μm to 1.1 μm on average, and the ceramic sintered body having a maximum size of 2 μm may be formed.
여기서, Pb(Zr,Ti)O3계 고용체 세라믹스는 정방정계의 PbTiO와 사방정계의 PbZrO와의 고용체이다. 이 세라믹에는 Zr과 Ti의 비율에 따라 강 유전상과 반 강유전상이 존재한다. 강유전상인 영역에서도 Zr과 Ti의 특정한 비율을 경계로 하여 결정계가 변화한다. 이 결정계가 변하는 경계를 모포트로픽상경계(MPB : morphotropic phase boundary) 또는 MPB 상경계라고 하며, 온도에 의하지 않고 조성에 의해 결정계가 변하는 것을 모포트로픽 전이라 한다Here, the Pb(Zr,Ti)O 3 solid solution ceramic is a solid solution of tetragonal PbTiO and orthorhombic PbZrO. In this ceramic, a ferroelectric phase and an antiferroelectric phase exist depending on the ratio of Zr and Ti. Even in the region of the ferroelectric phase, the crystal system changes with a specific ratio of Zr and Ti as a boundary. The boundary at which this crystal system changes is called a morphotropic phase boundary (MPB) or MPB phase boundary, and the boundary where the crystal system changes according to the composition rather than temperature is called a morphotropic transition.
Pb(Zr,Ti)O3를 화학식으로 Pb(ZrxTi1-x)O3로 나타낼 수 있으며, 상온에서 모포트로픽상경계는 x=0.53인 부근이고 이 상경계보다 PbZrO의 양이 많은 영역에서는 능면체정계가 되고 PbTiO의 양이 많은 영역에서는 정방정계가 된다. 이 상경계는 온도가 상승함에 따라 약간 PbZrO 측으로 기울어진다.Pb(Zr,Ti)O 3 can be expressed as Pb(Zr x Ti 1-x )O 3 in the chemical formula. At room temperature, the morphotropic phase boundary is around x = 0.53, and in the region where the amount of PbZrO is greater than this phase boundary, It becomes a tetrahedral system and becomes a tetragonal system in a region where the amount of PbTiO is large. This phase boundary tilts slightly toward PbZrO as the temperature rises.
정방정계와 능면체정계의 상경계 근방에서 유전성 및 압전성이 가장 크게 된다. 또 Pb(Zr,Ti)O3계 고용체 세라믹스에 불순물을 첨가, 치환하는 방법으로 압전성, 공진 주파수의 온도안정성, 경시변화 등 재료특성을 향상시킬 수 있다.Dielectricity and piezoelectricity are greatest in the vicinity of the phase boundary between the tetragonal system and the rhombohedral system. In addition, by adding and replacing impurities in Pb(Zr,Ti)O 3 solid solution ceramics, material properties such as piezoelectricity, temperature stability of resonance frequency, and change with time can be improved.
그러므로 본 발명의 실시예에서 MPB 상경계 조성에 함유된 Zr과 Ti(Zr/Ti)의 몰비의 범위로서 지르코늄(Zr)은 50% ~ 60%의 비율과 티타늄(Ti)은 50% ~ 40% 범위의 MPB 상경계 조성물을 형성함으로써, 압전성, 공진 주파수의 온도안정성 등의 재료 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, as a range of the molar ratio of Zr and Ti (Zr/Ti) contained in the MPB phase boundary composition in an embodiment of the present invention, zirconium (Zr) is in a ratio of 50% to 60%, and titanium (Ti) is in a range of 50% to 40%. By forming the MPB phase boundary composition, it is possible to improve material properties such as piezoelectricity and temperature stability of the resonance frequency.
그리고, 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 MBP 상경계 조성물을 소결온도 1250℃±30℃ 범위에서 소결한 후, 미세소직(grain)의 크기는 평균 0.9㎛ 내지 1.1㎛이고, 최대 크기가 2㎛인 세라믹 소결체로 형성된 것이 바람직하다. 일반적인 압전 조성물의 미세 조직의 크기는 2㎛ 이상의 크기이지만, 본 발명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자의 조성물의 미세조직은 평균 0.9㎛ 내지 1.1㎛이면서 최대 크기를 2㎛ 이하로 형성함으로써, 소결체의 미세 조직이 작고 균일하며 치밀하다는 점에서 압전 재료특성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 압전 액추에이터로 사용되는 경우, AC 전압을 인가하고 MHz 정도의 고속 스위칭시 안정된 Q(기계적품질계수) 및 K(전기기계결합계수) 값을 유지시키고 출력의 안정성을 높일 수 있다는 장점이 있다.And, as shown in FIGS. 1 and 2, after sintering the MBP phase boundary composition at a sintering temperature of 1250° C.±30° C., the size of the fine grains is an average of 0.9 μm to 1.1 μm, and the maximum size is 2 It is preferable to form a ceramic sintered body of ㎛. Although the size of the microstructure of the general piezoelectric composition is 2 μm or more, the microstructure of the composition of the piezoelectric ceramic device according to the embodiment of the present invention is 0.9 μm to 1.1 μm on average, and the maximum size is 2 μm or less. Since the microstructure is small, uniform, and dense, the properties of piezoelectric materials can be improved, and when used as a piezoelectric actuator, Q (mechanical quality factor) and K (electromechanical quality factor) and K (electromechanical It has the advantage of maintaining the coupling coefficient) value and increasing the stability of the output.
도 2의 (a)는 1230℃에서 소결한 본 발명의 실시예에 적용한 MPB 상경계 조성물 소결체의 미세조직을 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 2의 (b)는 1250℃에서 소결한 본 발명의 실시예에 적용한 MPB 상경계 조성물 소결체의 미세조직을 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.Figure 2 (a) is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the microstructure of the MPB phase boundary composition sintered body applied to the Example of the present invention sintered at 1230 ° C., Figure 2 (b) is the bone sintered at 1250 ° C. It is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the microstructure of the sintered body of the MPB phase boundary composition applied to the embodiment of the present invention.
도 2의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 대체적으로 본 발명의 실시예에 따른 소결체의 미세조직(grain)의 크기고 최대 2㎛ 이하이고, 평균적인 크기는 1㎛ 내외임을 명확히 알 수 있다. 또한, 이처럼 본 발명의 실시예에 적용되는 소결체는 작고 균일하며 치밀한 미세조직(grain)을 가진다는 점에서 압전성, 공진 주파수의 온도안정성 등의 재료 특성을 향상과 함께, 안정된 Q 및 K값을 얻을 수 있다.As shown in (a) and (b) of Figure 2, it can be clearly seen that the size of the microstructure (grain) of the sintered body according to the embodiment of the present invention is at most 2 μm or less, and the average size is about 1 μm. can In addition, since the sintered compact applied to the embodiment of the present invention has a small, uniform, and dense microstructure (grain) as described above, material properties such as piezoelectricity and temperature stability of the resonance frequency are improved, and stable Q and K values are obtained. can
그리고 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자는, 지름(φ)이 30 내지 50 mm이고, 두께(d)가 1 내지 5mm인 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자를 의료용기기에 사용할 수 있도록 소자의 지름(φ)을 30 내지 50mm로 하는 것이 적합하고, 두께를 1 내지 5mm로 형성하여 4중의 에너지 변환 초음파를 발생하여 저주파에서 고주파까지의 스펙트럼을 넓혀, 피부뿐만 아니라 전 근골격에 적용될 수 있는 의료기기용 초음파 진동자로 사용할 수 있는 장점이 있기 때문이다.And, as shown in FIG. 1, the piezoelectric ceramic element according to the embodiment of the present invention preferably has a diameter (φ) of 30 to 50 mm and a thickness (d) of 1 to 5 mm. It is suitable for the diameter (φ) of the element to be 30 to 50 mm so that the piezoelectric ceramic element according to the embodiment of the present invention can be used in medical devices, and the thickness is formed to be 1 to 5 mm to generate quadruple energy conversion ultrasound. This is because it has the advantage of being used as an ultrasonic vibrator for medical devices that can be applied not only to the skin but also to the entire musculoskeletal system by broadening the spectrum from low to high frequencies.
[표 1]은 본 발명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자로 형성된 두께별 초음파 진동자에 대한 3개의 공진주파수의 변화를 나타낸 표이다. [표 1]에 나타낸 바와 같이 두께가 클수록(A<B<C), 3개의 공진주파수(Fr1, Fr2, Fr3) 주파수가 낮아지고 있는 것을 확인할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자의 조성물, 소결체의 미세조직 크기뿐만 아니라, 세라믹 소자의 지름의 크기 및 두께를 조절하여, 선택적으로 적어도 4개 이상의 다중 주파수를 갖는 초음파 진동자를 구현할 수 있음을 알 수 있다.[Table 1] is a table showing changes in three resonance frequencies of the ultrasonic vibrator for each thickness formed of the piezoelectric ceramic element according to the embodiment of the present invention. As shown in [Table 1], it can be seen that as the thickness increases (A<B<C), the frequencies of the three resonance frequencies (Fr1, Fr2, Fr3) are lowered. Therefore, the composition of the piezoelectric ceramic element according to the embodiment of the present invention, by controlling the microstructure size of the sintered body, as well as the diameter and thickness of the ceramic element, it is possible to selectively implement an ultrasonic vibrator having at least four or more multiple frequencies. It can be seen that there is
또한, 본 밤명의 실시예에 따른 압전 세라믹 소자를 적용하여 우수한 초음파 진동자를 구현하기 위해, 고출력 및 저 발열특성이 필요한데, 이를 위해서는 압전 세라믹 소자의 정전용량이 작아야 하고, 정전용량을 작게 하려면 다음의 [수학식 1]과 같이 소자의 면적(지름과 관련됨)을 크게 하고 두께를 작게 하는 것이 바람직하다. In addition, in order to implement an excellent ultrasonic vibrator by applying the piezoelectric ceramic element according to the embodiment of the present invention, high output and low heat generation characteristics are required. As in [Equation 1], it is preferable to increase the area (related to the diameter) of the device and decrease the thickness.
여기서, 
또한, 다음의 [표 2]는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 시편 3개의 서로다른 공진 주파수(Fr1, Fr2, Fr3)에 대한 1 내지 5mm 범위 내의 두께별(A<B<C) 임피던스를 나타낸 표이다. [표 2]에 나타낸 바와 같이, 두께가 증가되면 각 주파수에 대한 임피던스도 커지는 경향이 있지만, 각 공진 주파수 모두에 대하여 20Ω 이하의 낮은 임피던스를 가지고 있음을 알 수 있다. In addition, the following [Table 2] shows the impedance by thickness within the range of 1 to 5 mm for three different resonant frequencies (Fr1, Fr2, Fr3) of the specimens of the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the present invention (A<B<C) is a table showing As shown in [Table 2], as the thickness increases, the impedance for each frequency also tends to increase, but it can be seen that the impedance has a low impedance of 20Ω or less for all resonant frequencies.
이하에서 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 소자로 형성된 초음파 진동자의 발열특성, 전기적 특성 및 출력 특성을 설명하기 위해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the heating characteristics, electrical characteristics, and output characteristics of the ultrasonic vibrator formed of the ceramic element according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
초음파 진동자 특성에 영향을 미치는 요소 중 Qm(기계적 품질계수: 진동 예리도) 과 k(전기기계결합계수)가 있는데, Qm은 초음파 진동자의 진동시 날카로움을 나타내는 수치이고, k는 입력 에너지에 대한 출력 에너지의 비율로 초음파 진동자의 출력값에 연동되는 값이다. 그러나 Qm과 k는 상반되는 특성 값으로 동시에 두가지 특성값이 높게 나오기는 대단히 어렵다. 따라서 이 상반되는 특성 값을 상향시키기 위해서 초음파 진동자의 진동특성을 높이기 위해서는 Qm값이 높아야 하기 때문에 다음의 [수학식 2]에 나타낸 바와 같이, 공진 주파수와 반공진 주파수 차이인 △F(fa-fr)를 극소화 시켜야 한다.There are Qm (mechanical quality factor: vibration sharpness) and k (electromechanical coupling factor) among the factors that affect the characteristics of the ultrasonic vibrator. It is a value that is linked to the output value of the ultrasonic vibrator as a ratio of energy. However, since Qm and k are opposite characteristic values, it is very difficult to have both characteristic values high at the same time. Therefore, in order to increase the value of this conflicting characteristic, the Qm value must be high in order to increase the vibration characteristic of the ultrasonic vibrator, so as shown in the following [Equation 2], ΔF(f a - f r ) should be minimized.
(fr: 공진 주파수이고, fa: 반공진 주파수, Zr: 공진 임피던스, C: 정전용량)(f r : resonant frequency, f a : anti-resonant frequency, Z r : resonant impedance, C: capacitance)
그리고, k(전기기계결합계수)는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 출력값과 연동되는 값으로, 다음의 [수학식 3]에 나타낸 바와 같이, 공진 주파수(fr)와 반공진 주파수(fa)의 차이인 △F(fa-fr)가 작아야 k 값이 커져서 출력특성이 좋아짐을 알 수 있다.And, k (electromechanical coupling coefficient) is a value interlocked with the output value of the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the present invention, and as shown in the following [Equation 3], the resonance frequency f r and the anti-resonance frequency ( It can be seen that when the difference between f a ), ΔF(f a -f r ), is small, the value of k increases and the output characteristics are improved.
(fr: 공진 주파수, fa: 반공진 주파수)(fr: resonant frequency, fa: anti-resonant frequency)
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 주파수 특성을 나타내는 사진이다.3 is a photograph showing frequency characteristics of an ultrasonic vibrator according to an embodiment of the present invention.
도 3은 초음파 진동자의 주파수 특성을 분석하는 임피던스 분석기(Analyzer)기를 통해 나타난 주파수 특성 그래프이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 노란색 점선으로 표시한 뾰족(sharp)하게 나타나는 것은 공진 주파수로서, Fr(공진 주파수)와 Fa(반공진 주파수)를 나타내고, Fr(공진 주파수)와 Fa(반공진 주파수)의 차이인 △F는 작고, 출력범위 △Z(여기서, Z는 임피던스를 나타냄) 크다는 것을 알 수 있다. 즉, 도 3에서 예시한 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 주파수 특성은, Qm(열적 손실의 역수) 커서 열적 손실이 작고, k가 커서 출력이 크다는 것을 명확히 알 수 있다.3 is a frequency characteristic graph shown through an impedance analyzer that analyzes the frequency characteristic of the ultrasonic vibrator. As shown in FIG. 3 , the sharpness indicated by the yellow dotted line is the resonance frequency, indicating Fr (resonant frequency) and Fa (anti-resonant frequency), and Fr (resonant frequency) and Fa (anti-resonant frequency). It can be seen that the difference between ΔF is small and the output range ΔZ (where Z represents impedance) is large. That is, it can be clearly seen that the frequency characteristic of the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the present invention illustrated in FIG. 3 is Qm (reciprocal of thermal loss), so that thermal loss is small, and k is large, so that output is large.
[표 3]은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 5개 시료에 대한 1공진 주파수, 2공진 주파수 및 3공진 주파수에서 나타나는 △F를 측정한 결과 테이블이다. [표 3]에 나타낸 바와 같이, △F가 1, 2, 3 공진 주파수와 관계없이 5개 시료 모두에서 0.05MHz 이하의 낮고 일정한 측정값이 나타남을 알 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자는 열적 손실이 작으면서 진동 특성이 매우 높은 소자임을 확인할 수 있다.[Table 3] is a table of measurement results of ΔF appearing at the 1st, 2nd, and 3rd resonant frequencies for 5 samples of the ultrasonic vibrator according to an embodiment of the present invention. As shown in [Table 3], it can be seen that ΔF shows low and constant measured values of 0.05 MHz or less in all five samples regardless of the 1, 2, and 3 resonant frequencies. Therefore, it can be confirmed that the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the present invention is a device having a very high vibration characteristic while having a small thermal loss.
[표 3]에 나타낸 바와 같이, 1, 2 및 3 공진 주파수의 각 △F1, △F2, △F3가 수십 KHz 정도로 매우 작게 나타나고 있음을 알 수 있다. 일반적으로 Q와 k는 서로 상반되는 성질의 값으로 Q가 크면 열적 손실이 적은 안정된 조직이고, 변화에 대한 저항성이 크다는 것을 의미하고, k(압전 상수)는 입력 에너지(인가 전압)에 대한 출력 에너지(진동)의 비율로서, k값이 크다는 것은 진동이 크다는 것이어서 변화가 크게 일어나야 한다는 점에서 Q와 k는 서로 안정성 또는 변화 측면에서 서로 상반된 성질을 가지고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자는 모두 크게 나타난 다는 점에서 매우 큰 장점이 있다.As shown in [Table 3], it can be seen that each of ΔF1, ΔF2, and ΔF3 of the 1st, 2nd, and 3rd resonant frequencies is very small, on the order of several tens of KHz. In general, Q and k are values of opposite properties, and when Q is large, it means a stable tissue with low thermal loss and high resistance to change, and k (piezoelectric constant) is the output energy for the input energy (applied voltage). As a ratio of (vibration), Q and k have opposite properties in terms of stability or change in that a large value of k means that vibration is large and therefore a large change must occur. However, the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the present invention is There is a very big advantage in that they all appear large.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저 임피던스의 초음파 진동자의 4개의 공진 주파수 별 특성을 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 도 4의 (a)는 1공진 주파수(0.71MHz)에 대한 주파수 특성 그래프이고, 도 4의 (b)는 2 공진 주파수(2.23MHz)에 대한 주파수 특성 그래프이고, 도 4의 (c)는 3 공진 주파수(3.91MHz)에 대한 주파수 특성 그래프이고, 도 4의 (d)는 4 공진 주파수(5.5MHz) 특성 그래프이다.4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing characteristics for each of four resonant frequencies of an ultrasonic vibrator of low impedance according to an embodiment of the present invention. Fig. 4 (a) is a frequency characteristic graph for one resonant frequency (0.71 MHz), Fig. 4 (b) is a frequency characteristic graph for two resonant frequencies (2.23 MHz), and Fig. 4 (c) is 3 It is a frequency characteristic graph with respect to a resonance frequency (3.91 MHz), and FIG. 4(d) is a characteristic graph of 4 resonance frequencies (5.5 MHz).
도 4는 임피던스 분석기(Analyzer)로 1, 2, 3 및 4 공진 주파수 별 특성을 나타낸 그래프로, 1 내지 3의 공진 주파수는 0.7MHz ~ 3.9MHz 범위 내에서 선별된 주파수이고, 4 공진 주파수는 5.5MHz 고주파수로 상향시켜 분석한 그래프를 나타낸다. 1,2 및 3 공진 주파수 외에 4 공진 주파수(5.5MHz)가 선명하고 날카롭게 나타나고 있음을 명확히 알 수 있다.(도 4의 (d))4 is a graph showing characteristics for each resonance frequency of 1, 2, 3 and 4 with an impedance analyzer, wherein the resonance frequencies of 1 to 3 are frequencies selected within the range of 0.7 MHz to 3.9 MHz, and the 4 resonance frequency is 5.5 The graph analyzed by raising it to the high frequency of MHz is shown. It can be clearly seen that the 4 resonant frequency (5.5 MHz) appears clearly and sharply in addition to the 1, 2, and 3 resonant frequencies (Fig. 4 (d)).
의료기기용 초음파 진동자의 출력의 세기는 1W/cm2 이상이 되어야 하는데, 이는 주로 근육과 골격에 작용하여 통증을 이완하고 골의 재접합 시간을 단축하는데 효과적이기 때문이다. 또한, 골의 부위(슬관절: 무릎) 및 요관절(엉덩이)의 깊은 곳(저주파 영역)과 손/다리/어깨 등 피부로부터 가까운 곳(고주파 영역)에 적용할 수 있도록 다양한 스펙트럼의 주파수가 필요한데, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자는 단일 소자의 저 임피던스 소자로서 제1 내지 제4에 이르는 다주 주파수를 갖는 진동자를 구현한다는 장점이 있다. The intensity of the output of the ultrasonic vibrator for medical devices should be 1W/cm2 or more, because it is effective in relieving pain and shortening the time for rejoining bones by mainly acting on the muscles and skeleton. In addition, frequencies of various spectrums are needed to be applied to the bone (knee joint: knee) and lumbar joint (hip) deep (low-frequency region) and close to the skin (high-frequency region) such as hands/legs/shoulder, The ultrasonic vibrator according to an embodiment of the present invention has the advantage of implementing a vibrator having multiple frequencies ranging from first to fourth as a single element low impedance element.
다음의 [표 4]는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 5개 시료에 대한 1 공진 주파수, 2 공진 주파수 및 3 공진 주파수 별 인가전압(V) 및 인가시간(ms)에 따른 출력값(W/cm2)을 나타낸 테이블이다.The following [Table 4] shows the output value (W) according to the applied voltage (V) and the applied time (ms) for each of the 1 resonant frequency, 2 resonant frequency, and 3 resonant frequency for 5 samples of the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the present invention. /cm 2 ) is a table showing.
[표 4]에 나타낸 바와 같이, 저 임피던스를 갖는 1 공진 주파수 내지 3 공진 주파수의 출력은 15V의 인가전압에서 고출력의 변곡 특성이 나타나는 것을 알 수 있는데, 인가 시간을 높이고 인가전압을 20V 이하의 저전압으로 출력시 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자의 안정성을 확보하면서도 1W/cm2 이상의 고출력을 얻을 수 있다. 즉, 1 공진 주파수의 인가 시간이 2 공진 주파수의 인가 시간의 3배 이상에서 1w/cm2 이상의 고출력을 발생할 수 있음을 알 수 있다.As shown in [Table 4], it can be seen that the output of 1 resonant frequency to 3 resonant frequency having a low impedance shows a high output inflection characteristic at an applied voltage of 15V. At the time of output, it is possible to obtain a high output of 1W/cm 2 or more while ensuring the stability of the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the present invention. That is, it can be seen that a high output of 1w/cm 2 or more can be generated when the application time of the first resonance frequency is three times or more of the application time of the second resonance frequency.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 의료기기용 초음파 진동자(150)를 이용한 초음파 치료기의 모식도를 도시한다.5 shows a schematic diagram of an ultrasonic treatment device using the
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자를 이용한 초음파 치료기는 제너레이터와 초음파 발생모듈로 구성될 수 있다. 여기서, 초음파 발생모듈(100)은 핸들 바디(110)와 핸들 바디(110)에 연장되는 진동판 헤드(130), 진동판 헤드(130)에 수용되는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자(150)를 포함하여 구성되고, 제너레이터(200)는 초음파 진동자(150)와 전기적으로 연결되어 전압을 인가하는 전압 조정부(210), 인가되는 교류 전압의 주파수를 조정하는 주파수 조정부(230) 및 인가되는 시간을 조정하는 시간 조정부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in Fig. 5, the ultrasonic treatment device using the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the present invention may be composed of a generator and an ultrasonic wave generating module. Here, the ultrasonic
여기서, 초음파 치료는 음파를 이용하여 통증 또는 장애를 완화 시키는 것으로 음파(진동)를 이용하여 의학적인 문제를 치료하는 데 쓰이는데, 에너지 전달방식은 피부를 통과하는 진동으로 피부 아래 신체 부위에 열과 에너지를 전달해 통증을 줄이고 회복시간을 앞당긴다.Here, ultrasound therapy uses sound waves to relieve pain or disability and is used to treat medical problems using sound waves (vibration). It reduces pain and speeds up recovery time.
통증을 일으키는 많은 원인 들은 1차적 혹은 2차적으로 일으키는 근육의 경직, 관절의 가동범위 제한, 연부 조직의 염증 등인데 이를 해소하기 위해 사용하는 물리적인 방법은 주로 열이 가지고 있는 생리적인 효과인 조직의 혈류량을 증가시키고 근육을 이완시키며 인대와 건 등 결체조직의 신전성을 높이는 성질을 이용하여 조직의 종류, 깊이, 위치, 질병의 상황에 따라서 물리적인 치료 기제를 사용하는데 초음파가 가장 효과적이고 지속성이 있다.Many causes of pain are primary or secondary muscle stiffness, joint range of motion limitation, and soft tissue inflammation. Using the properties of increasing blood flow, relaxing muscles, and increasing the extensibility of connective tissues such as ligaments and tendons, ultrasound is the most effective and sustainable method to use a physical treatment mechanism depending on the type, depth, location, and disease situation of the tissue. have.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자(150)를 이용한 초음파 치료기기는 제너레이터(210)를 통해 다양한 주파수의 교류 전압을 인가하면, 단일 소자의 초음파 진동자(150)가 저 임피던스의 Therefore, in the ultrasonic treatment device using the
0.7MHz 내지 5.5(MHz) ± 0.55(MHz)의 범위의 서로 다른 적어도 3개 또는 4개의 주파수를 갖는 초음파를 발생하여 골의 부위(슬관절: 무릎) 및 요관절(엉덩이)의 깊은 곳(저주파 영역)에서 손/다리/어깨 등 피부로부터 가까운 곳(고주파 영역)까지 치료할 수 있는 우수한 초음파 치료기기를 제공할 수 있다.Ultrasound with at least 3 or 4 different frequencies in the range of 0.7 MHz to 5.5 (MHz) ± 0.55 (MHz) is generated in the region of the bone (knee: knee) and deep (low frequency region) of the lumbar joint (hip) ), can provide an excellent ultrasound treatment device that can treat from the skin to the near area (high-frequency region) such as hands/legs/shoulder.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various substitutions, modifications, and changes within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. It will be easy to see that this is possible. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments.
따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술 되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the protection scope of the present invention should be interpreted by the claims described below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 초음파 발생모듈
110: 핸들 바디
130: 진동판 헤드
150: 초음파 진동자
200: 제너레이터
210: 전압 조정부
230: 주파수 조정부
250: 시간 조정부100: ultrasonic generation module
110: handle body
130: diaphragm head
150: ultrasonic vibrator
200: generator
210: voltage regulator
230: frequency adjustment unit
250: time adjustment unit
Claims (7)
상기 압전 세라믹 소자는,
지름이 30 ~ 50mm이고, 두께가 1 ~ 5mm인 것을 특징으로 하는 압전 세라믹 소자.According to claim 1,
The piezoelectric ceramic element,
A piezoelectric ceramic element having a diameter of 30 to 50 mm and a thickness of 1 to 5 mm.
상기 압전 세라믹 소자를 단일 소자의 초음파 진동자로 사용하되,
0.63MHz 내지 5.55(MHz)의 범위를 갖는 서로 다른 적어도 4개의 다중 주파수를 포함하는 초음파를 발생하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 초음파 진동자.3. The method of claim 1 or 2,
Using the piezoelectric ceramic element as an ultrasonic vibrator of a single element,
An ultrasonic vibrator for medical devices, characterized in that it generates ultrasonic waves comprising at least four different multiple frequencies having a range of 0.63 MHz to 5.55 (MHz).
상기 4중 주파수의 임피던스 범위가 20Ω 이하인 것을 특징으로 하는 의료기기용 초음파 진동자.4. The method of claim 3,
The ultrasonic vibrator for medical devices, characterized in that the impedance range of the quadruple frequency is 20Ω or less.
상기 다중 주파수의 공진 주파수(fa )와 반공진 주파수(fb)의 차이가 0.05MHz 이하인 것을 특징으로 하는 의료기기용 초음파 진동자.4. The method of claim 3,
The ultrasonic vibrator for medical devices, characterized in that the difference between the multi-frequency resonant frequency (f a ) and the anti-resonant frequency (f b ) is 0.05 MHz or less.
상기 다중 주파수는,
0.7 ± 0.07(MHz) 범위의 제1 주파수, 2.3 ± 0.23(MHz)의 제2 주파수, 3.9 ± 0.39(MHz) 범위의 제3 주파수 및 5.5 ± 0.55(M Hz) 범위의 제4 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 초음파 진동자.4. The method of claim 3,
The multi-frequency is
a first frequency in the range of 0.7 ± 0.07 (MHz), a second frequency in the range of 2.3 ± 0.23 (MHz), a third frequency in the range of 3.9 ± 0.39 (MHz) and a fourth frequency in the range of 5.5 ± 0.55 (M Hz); Ultrasonic vibrator for medical devices, characterized in that.
상기 초음파 진동자는,
상기 제1 주파수의 공진 주파수의 인가시간이 제2 및 제3 주파수의 공진 주파수의 인가시간의 3배 이상에서 1w/cm2 이상의 고출력을 발생하는 것을 특징으로 의료기기용 초음파 진동자.7. The method of claim 6,
The ultrasonic vibrator,
Ultrasonic vibrator for medical devices, characterized in that high output of 1w/cm 2 or more is generated when the application time of the resonant frequency of the first frequency is 3 times or more of the application time of the resonant frequency of the second and third frequencies.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210149231A KR102363417B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | PZT ceramic device, and ultrasonic transducer using of it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210149231A KR102363417B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | PZT ceramic device, and ultrasonic transducer using of it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102363417B1 true KR102363417B1 (en) | 2022-02-15 |
Family
ID=80325298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210149231A KR102363417B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | PZT ceramic device, and ultrasonic transducer using of it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102363417B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019075419A (en) * | 2017-10-12 | 2019-05-16 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | Piezoelectric material and production method thereof, and injector |
-
2021
- 2021-11-02 KR KR1020210149231A patent/KR102363417B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019075419A (en) * | 2017-10-12 | 2019-05-16 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | Piezoelectric material and production method thereof, and injector |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Haiyan Chen et al, "Effect of Zr/Ti ratio on the properties of PMMN-PZT ceramics near the morphotropic phase boundary", Materials Science and Engineering B99 (2003) 433-436 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9526477B2 (en) | Systems and methods for monitoring and controlling ultrasound power output and stability | |
| KR102346814B1 (en) | sonotrode | |
| US10070883B2 (en) | Systems and method for ultra-high frequency ultrasound treatment | |
| US9114245B2 (en) | Ultrasonic surgical apparatus and methods for use thereof | |
| RU2294217C2 (en) | Method for cosmetic skin care to prevent aging | |
| US10245449B2 (en) | Systems and methods for coupling an ultrasound source to tissue | |
| US20170151708A1 (en) | Ultrasonic surgical apparatus with silicon waveguide | |
| US20070016117A1 (en) | Hair-treatment or removal utilizing energy-guiding mechanisms | |
| TW201936121A (en) | Systems and methods for simultaneous multi-focus ultrasound therapy in multiple dimensions | |
| US10252044B2 (en) | Ultrasonic method and device for cosmetic applications | |
| Mathieson | Nonlinear characterisation of power ultrasonic devices used in bone surgery | |
| Li et al. | Limits and opportunities for miniaturizing ultrasonic surgical devices based on a Langevin transducer | |
| KR102363417B1 (en) | PZT ceramic device, and ultrasonic transducer using of it | |
| Sun et al. | Development and application of ultrasonic surgical instruments | |
| Chilibon | Ultrasound transducer for medical therapy | |
| RU2160081C2 (en) | Photopuncturing device | |
| Li et al. | Comparison of performance of ultrasonic surgical cutting devices incorporating PZT piezoceramic and Mn: PIN-PMN-PT piezocrystal | |
| RU2800076C2 (en) | Systems and methods of simultaneous multi-focus ultrasound therapy at multiple points | |
| KR20200077863A (en) | Mobile ultrasonic stimulation apparatus | |
| WO2023188729A1 (en) | Surgical treatment device | |
| Jiang et al. | Effects of clamping force on carrying energy ability of a harmonic scalpel | |
| Ma et al. | Piezoelectric materials for biomedical applications | |
| KR20200040189A (en) | Mobile ultrasonic stimulation apparatus | |
| Jana et al. | PIEZOELECTRICITY: BOON FOR BONE SURGERY | |
| KR20170045827A (en) | Beauty apparatus for removing hair |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |