KR102383268B1 - 단일 구조를 가지는 복합 초음파 발생 트랜스듀서 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 다중 주파수 (LDM) 발생 트랜스듀서와 고강도 집속 초음파(HIFU) 발생 트랜스듀서의 출력 을 일체형으로 구성한 복합 초음파 발생 트랜스듀서로서, 상기 초음파 발생 트랜스듀서는, 선형이며, 헤드가 평평한 캡형의 바디의 상면에 평면 형상의 초음파 발생부와 반구 형상의 초음파 발생부가 형성되고, 상부의 하면에는 오목한 원형 홈으로 이루어진 수용부를 두고, 상기 수용부 내부에 압전소자가 장착된, 복합 초음파 발생 트랜스듀서를 제공한다.

Description

단일 구조를 가지는 복합 초음파 발생 트랜스듀서{Transducer of integrated type which generates complex ultrasonic sound}

본 발명은 단일 구조를 가지는 복합 초음파 발생 트랜스듀서에 관한 것이다.

초음파 트랜스듀서는 전기에너지를 열에너지 및 기계적 에너지인 초음파로 변환 발생하는 장치로서, 산업, 의료 및 미용 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 초음파는 인체에 무해하고 안전하여 의료 뿐만 아니라 미용 분야에서 초음파 기술을 이용하는 것에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.

최근에는 초음파를 사용하여 미의학이 발전됨으로써 주름감소, 피부강화, 노화방지 등에 대한 관심과, 피부과부분으로 아토피, 여드름 흉터, 켈로이드, 습진 등 초음파를 이용하는 피부 관리 제품에 대한 수요도 증가하고 있다.

의료 및 미용 기기로 사용되는 다중 초음파(LDM: local dynamic micro wave) 트랜스듀서는 다중 주파수가 교차 발생하는 원리로 피부 세포벽의 두께보다 작은 진폭을 가지는 초음파 주파수로 세포내의 가장 작은 입자까지 효과를 주며 깊은 부위까지 도달 하여 피부에 초음파 자극으로 피부의 재생효과를 극대화 시킬 수 있도록 사용 된다. 고강도 집속 초음파(high-intensity focused ultrasound) 트랜스듀서는 초음파를 집속시켜 강한 초음파 에너지를 비침습적으로 이용하여 의학적으로 전신마취 필요없이 몸 속의 병변을 치료할 수 있으며 피부 미용적으로 콜라겐 신생합성을 유도하며 피부의 타이트닝과 리프팅의 효과에 사용되고 있다. 따라서, 현재 상용화된 일명 물방울 리프팅 혹은 LDM이라 칭하는 다중주파수 초음파 트랜스듀서와 집속 초음파(HIFU) 트랜스듀서가 서로 다른 제조방식의 트랜스듀서로 각각 달리 사용되고 있다.

특허문헌으로, 특허 제10-1672631호는 고강도 집속 초음파 장치로서, 카트리지부가 집속 소자모듈 및 선형 압전 모터를 포함하고, 진동모터를 포함하는 진동부가 진동카트리지부에 결합되며, 진동부와 전기적으로 연결된 본체부가 회로부와 외부전원부를 구비하는 구조를 개시하고 있다.

특허 제10-2117655호는 LDM 트랜스듀서로서, 수납공간이 형성된 케이스에, 제 1, 2주파수의 전기신호에 의해 제1 진폭의 초음파 진동을 발생하는 제 1 압전체와, 제 1 압전체 상에 적층되어 제 1 진폭과는 다른 제 2 진폭의 초음파 진동을 발생하는 제 2 압전체로 구성된 압전 세라믹 어레이를 개시하고 있다. 제1 압전체의 두께는, 제 2 압전체의 두께 보다 상대적으로 더 두텁게 제작된다.

기타, 특허 제10-2221798호는 동시에 다중 미용 치료 존을 조직에 생성하는 LDM 방식의 트랜스듀서를 개시하고 있다. 특허 제10-2256560호는 초음파 집속 깊이 조절이 가능한 HIFU 방식의 초음파 발생 장치를 개시하고 있다.

그러나, 다중 초음파와 고강도 집속 초음파를 동시에 발생하는 단일 구조의 초음파 트랜스듀서는 상용화되어 있지 않으며 어느 특허 문헌도 개시하지 않고 있다.

발명자들은 초음파 발생부의 설계와 디자인을 변경하면 두 초음파 발생기의 기능을 모두 구비한 복합 초음파 발생 트랜스듀서가 구현됨을 발견하였다.

그러므로 본 발명은 상기 항목에서 언급한 두 가지 이상의 트랜스듀서의 효과를 하나의 트랜스듀서에서 동시에 발생시키며 기존보다 내구성 및 안정성을 높인 새로운 트랜스듀서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다중 주파수 (LDM) 발생 트랜스듀서와 고강도 집속 초음파(HIFU) 발생 트랜스듀서의 출력을 일체형으로 구성한 복합 초음파 발생 트랜스듀서로서, 상기 초음파 발생 트랜스듀서는 횡방향(두께 방향) 진동 초음파 구동 주파수를 사용하여 재료와 진동 계수를 결정한 압전 소자를 포함하며, 상기 압전소자의 출력단에서 발생하는 진동 주기의 (4n-1)λ/4 영역에서 최대 초음파가 발생되도록 하고, 상기 초음파 발생 트랜스듀서의 초음파 발생부는, 소정의 곡률을 가지는 복수의 반구 형상으로 이루어지는 제1 영역과, 평면 형상으로 이루어진 제 2영역을 포함하는, 복합 초음파 발생 트랜스듀서를 제공한다.

상기 제1영역은 고강도 집속 초음파를 발생하는 영역이며, 상기 제2 영역은 다중 주파수 초음파를 발생하는 영역일 수 있다.

상기 초음파 발생부의 재질은 금속 재질 또는 에폭시 재질을 포함할 수 있다.

상기 초음파 발생부의 형상은 원형, 막대형 또는 다각형상이며, 상기 제1영역은 복수의 원형, 다각형, 아치형 또는 콘(cone) 형상으로 이루어질 수 있다.

초음파 발생부의 제1 영역의 각각의 반구의 직경과 곡률을 변경하여 초음파의 집속 거리를 변하도록 할 수 있다.

상기 제 1영역의 반구는 십자 형상을 이루어 배열되고, 주변부에서는 원호를 형성하도록 배열될 수 있다.

상기 압전소자는 다수의 압전소자를 적층 배열한 구조일 수 있다.

상기 초음파 발생부는 전진 또는 후진 이동할 수 있다.

본 발명은 또한, 다중 주파수 (LDM) 발생 트랜스듀서와 고강도 집속 초음파(HIFU) 발생 트랜스듀서의 출력 을 일체형으로 구성한 복합 초음파 발생 트랜스듀서로서, 상기 초음파 발생 트랜스듀서는, 선형이며, 헤드가 평평한 캡형의 바디의 상면에 평면 형상의 초음파 발생부와 반구 형상의 초음파 발생부가 형성되고, 상부의 하면에는 오목한 원형 홈으로 이루어진 수용부를 두고, 상기 수용부 내부에 압전소자가 장착된, 복합 초음파 발생 트랜스듀서를 제공한다.

상기 압전소자의 출력단에서 발생하는 진동 주기의 (4n-1)λ/4 영역에서 최대 초음파가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명은 다중 주파수 (LDM) 발생 트랜스듀서와 고강도 집속 초음파(HIFU) 발생 트랜스듀서의 출력 을 일체형으로 구성한 복합 초음파 발생 트랜스듀서로서, 상기 초음파 발생 트랜스듀서는 횡방향(두께 방향) 진동 초음파 구동 주파수를 사용하여 재료와 진동 계수를 결정한 압전 소자를 포함하며, 상기 압전소자의 출력단에서 발생하는 진동 주기의 (4n-1)λ/4 (여기서, n은 진동정수) 영역에서 최대 초음파가 발생되도록 하고, 상기 초음파 발생 트랜스듀서의 초음파 발생부는, 소정의 곡률을 가지는 복수의 반구 형상으로 이루어지는 제1 영역과, 제1 영역을 제외한 나머지 부분이 평면 형상으로 이루어진 제 2영역을 포함하며, 상기 제1 영역은 고강도 집속 초음파를 발생하는 영역이며, 상기 제2 영역은 다중 주파수 초음파를 발생하는 영역이고, 상기 제1 영역의 각각의 반구에 의하여 고강도 집속 초음파는 다수의 피크 주파수를 발생시키며, 각각의 피크 주파수는 공진 주파수이며, 　각각의 공진주파수 부근에서 임피던스가 최대치와 최소치를 가져 송신파 감도와 수신파 감도가 높은, 복합 초음파 발생 트랜스듀서를 제공한다.

본 발명은, 기존의 초음파 발생 유형에 따라 서로 다른 트랜스 듀서로 서로 다른 기기로 구현해야 하는 문제점을 해결하고 단일의 트랜스듀서에서 다중 초음파와 집속 초음파를 동시적 또는 순차적, 복합적으로 초음파 에너지를 출력하도록 하여 다양한 유형의 피부에 기존의 2차원형 초음파에너지를 3차원 벡터형으로 피부 내층에 균질하게 전달하여 피부 및 지방 결합 조직에 효과적으로 작용할 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1은 다중 초음파와 집속 초음파를 동시에 발생하는 본 특허의 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1을 토대로 실제 제작된 초음파 트랜스듀서를 나타낸 사진이다.
도 3은 종래 기술의 다중 초음파 트랜스듀서의 실물과 초음파 특성 원리를 설명하기 위한 예이다.
도 4는 종래 기술의 고강도 집속 초음파 트랜스듀서의 실물과 초음파 특성 원리를 설명하기 위한 예이다
도 5는 도 3의 종래 기술로 구현된 다중 초음파 트랜스듀서의 초음파 특성 측정 데이터이다.
도 6은 도 4의 종래 기술로 구현된 집중 초음파 트랜스듀서의 초음파 특성 측정 데이터 이다.
도 7은 도 2의 본 발명으로 제작된 해당 복합 초음파 트랜스듀서의 초음파 출력 특성 측정 데이터이다.
도 8은 도 2의 본 발명으로 제작된 트랜스듀서의 주파수에 따른 초음파 진동 특성을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성 요소로 구성될 수 있다.

최근 초음파의 특성을 이용한 피부 재생 치료 및 미용을 목적으로 하는 다양한 의료 및 미용 시술들이 연구 개발되어 다양한 유형의 초음파 미용 기기들이 출현하고 있다. 현재까지 개발된 주요 초음파 기술 구현 방식은 단일 및 다중의 초음파를 전달하는 방식(LDM)과 초음파의 출력을 비침습적으로 집중시키는 집속 초음파 방식(HIFU)인 두가지 방식으로 각기 다른 구조의 트랜스듀서를 사용하여 초음파를 인체에 전달하고 있다.

단일 및 다중의 초음파 트랜스듀서는 구동 주파수에 따른 세포내외 물질들의 미세한 떨림과 침투 깊이를 조절하여 손상없이 피부 구조를 안정화 하지만, 초음파 발생 에너지가 크지 않아 장시간 시술하여야 하며, 초음파 작용 위치가 제한되는 한계가 있다. 또, 종래의 집속 초음파 트랜스듀서는 보통 고정된 곡률로 1개의 초음파를 집속하여 발생하는 구조로 되어 있어 넓은 피부 면적에 작용시는 집속 포지션의 기계적 이동을 위해 시술 시간이 많이 소요되는 단점이 있고, 집속 초음파 시술 깊이에 따라 여러 카트리지를 사용해야 하는 단점이 있다.

본 발명에서는 기존의 초음파 기기가 가지는 문제점과 한계점을 혁신하기 위해 다중 초음파와 집속 초음파를 동시에 발생하는 특징을 가지도록 출력 증폭부의 기구 디자인을 새롭게 해석 구현하여 다양한 초음파 출력 특징을 가질 수 있도록 새로운 단일 구조의 복합 초음파 트랜스듀서를 구현하였다.

도 1은 다중 초음파와 집속 초음파를 동시에 발생하는 본 발명의 초음파 트랜스듀서(1)의 도면으로 100은 초음파를 발생하는 압전소자이며, 101은 평면 형상의 초음파 발생부, 102는 곡률을 갖는 반구 형상의 초음파 발생부이다.

초음파 트랜스듀서(1)의 외형은 유선형이며, 헤드가 평평한 캡형의 바디(103)로 이루어진다. 바디(103) 상부(104)의 상면에는 평면 형상의 초음파 발생부(101)와 반구 형상의 초음파 발생부(102)가 형성되고, 상부(104)의 하면에는 오목한 원형 홈으로 이루어진 수용부(106)를 두고, 수용부(106) 내부에 압전소자(100)가 장착된다.

반구 형상의 초음파 발생부는 소정 곡률을 가지는 오목한 반구 형상의 홈으로 제작되지만, 타원형 또는 사각형이나 마름모 형상으로 제작할 수 있다. 또, 곡률 반경 역시 초음파의 주파수에 따라 달리 설정할 수 있다. 도시한 예에서는 반구 형상의 원호가 십자 형상을 이루어 배열되고, 상부(104)의 내주 테두리를 둘러 긴밀한 간격으로 배열된 것을 도시하였으나, 이는 일례이며 다양한 모양과 패턴의 배열이 가능하다.

초음파를 발생하는 압전소자의 특성에 따른 구동 주파수와, 초음파를 전달 및 증폭하는 초음파 발생부의 재료와 두께에 따라 단일 또는 다수의 곡률을 갖는 반구형 형상과 평면 형상을 포함하는 초음파 발생부(101, 102)의 상부면에서 최대의 초음파 구동을 발생시킨다. 본 발명에서는, 초음파 발생부의 상부면의 두께와, 곡률을 갖는 반구형의 직경과 곡률에 따라 고강도 집속 초음파가 발생하며, 평면 형상의 초음파 발생부(101)에서는 직진성의 다중 초음파가 발생하는 새로운 구조이다. 초음파 발생부(101, 102)의 재질은 금속 재질 또는 에폭시 재질을 포함할 수 있다.

초음파 발생부(101, 102)가 재치된 상부(104)의 형상은 원형, 막대형 또는 다각 형상으로도 성형할 수 있다.

또. 상기 반구 형상의 초음파 발생부(102)는 반구 뿐만 아니라 원형, 다각형, 아치형 또는 콘(cone) 형상으로 이루어질 수 있다.

본 발명은 도 1에 도시한 초음파 트랜스듀서를 특징으로 하며, 바디(103)에 장착되는 다른 부재 - 배킹과 주파수 조절을 위한 유체, 압전소자에 연결된 전극과 전원을 포함하는 회로 - 는 공지의 어느 것도 채택하여 이용할 수 있다. 또, 특허 제10-2256560호와 같이 바디(103)를 전진 또는 후진 이동시키는 구조를 채택할 수 있다.

도 2는 도 1의 초음파 트랜스듀서(1)의 실제품을 도시한 도면이다.

압전소자(100)에 사용할 구동 주파수와 반구의 지름 및 두께를 시뮬레이션으로 계산하여 제작하였으며, 초음파 발생부의 재질은 금속계열 및 에폭시 계열의 진동계수를 반영하여 초음파 발생부의 두께를 결정하였다. 상부(104)에 곡률을 갖는 반구형상과 평면 형상을 형성시켜 초음파를 발생하는 압전소자(100)와 초음파를 증폭 및 전달하는 초음파 발생부를 실제 결합 및 부착한 실시예이다.

본 발명에 의하면, 단일 및 다수의 구동 주파수를 가지는 초음파가 발생하면 구동 주파수에 따라 인체 및 피부 깊이를 달리하여 초음파를 전달할 수 있으며, 초음파 출력 강도를 다방향의 초음파를 집속하여 조절하여 피부 표면 및 인체 깊은 곳까지 위치를 조절할 수 있는 두 가지의 초음파 트랜스듀서를 단일한 구조의 초음파 트랜스듀서(1)로 구현하였으므로, 종래의 다중 주파수 초음파기의 장점과 고강도 집속 초음파 기기의 장점을 결합함과 동시에 각각의 기기의 한계점을 보완하여 인체 및 피부에 안전한 시술을 시행할 수 있으며, 트랜스듀서의 내구성 및 정확도가 향상된다.

초음파를 발생하는 압전소자는 경방향(원주 방향) 진동의 구동 주파수 정수(Nr)와 횡 방향(두께 방향)진동의 구동주파수 정수(Nt)로 이 정수들은 압전 재료와 소재에 따라 다르며, 압전소자의 두께에 따라 변화한다. 정수들의 구동 영역은 단일 주파수가 아닌 다수의 진동 주파수를 포함하고 있으며, 단일 및 다수의 진동 주파수를 사용하여 여러 가지 주파수로 초음파를 발생시킬 수 있다.

본 발명에서의 트랜스듀서들은 인체 및 피부의 깊은 곳에 초음파를 인가하므로 압전소자(100)의 횡방향 진동 초음파 구동 주파수를 결정하여 사용한다.

압전소자(100)에서 발생되는 초음파 전달 및 증폭 역할을 하는 초음파 발생부는 초음파가 발생되는 구동주파수와 전달되는 발생부의 재료에 따른 진동계수와 두께와 관련이 있다. 압전소자(100)의 중심에서 진동이 시작되어 압전소자(100)의 진동계수와 결합 및 부착된 초음파 발생부의 진동계수를 이용하여 재료와 두께가 결정되어 계산된다. 압전 소자(100)의 출력단에서 발생하는 진동 주기의 (4n-1)λ/4 영역이 최대 초음파가 발생되는 지점이며 이 기하적 위치를 초음파 발생부 상부면의 평면 형상과 곡률을 포함한 반구 형상을 같이 디자인 구성함으로써 다중 초음파와 집속 초음파의 동시 출력 특성을 가지는 단일 구조의 복합 초음파 발생 트랜스듀서를 구현 할 수 있다. 여기서 n은 진동정수(1, 2, 3, 4…)이다.

본 발명에서 압전소자(100)는 디스크형을 설명하였으나 중앙이 빈 도넛형이나 실린더형도 가능하다. 또, 압전소자(100)는 다층의 압전소자(100)를 적층하여 제조할 수 있다.

도 3은 종래 기술의 다중 초음파 트랜스듀서(1a)의 실제 사진 및 초음파가 인체 및 피부에 침투되는 특성을 설명하기 위한 예이다. 상기 트랜스듀서(1a)는 도 3과 같이 다중 구동 주파수를 교차하여 진동이 다른 초음파를 교차 발생하므로, 피부 손상 없이 인체 및 피부에서 초음파 진동과 인체 내의 깊이를 조절하여 인체 및 피부 구조를 안정화 시키는 효과 등 다양한 피부 세포들의 안정적 변화를 발생 시킨다

도 4는 종래 기술의 고강도 집속 초음파 트랜스듀서(1b)의 실제 사진 및 집속 초음파 특성 원리와 피부 내의 침투 위치를 설명하기 위한 예이며, 상기 트랜스듀서(1b)는 면적내의 다방향에서 발생되는 초음파를 집속하여 발생하는 에너지를 증폭하여 최대의 초음파 출력을 발생한다. 집속 초음파를 이용하여 외부 상처 없이 인체 및 피부를 치료하며 피부 재생 및 리프팅의 생물학적 변화를 발생 시킨다

도 5는 도 3의 종래 기술로 구현된 다중 초음파 트랜스듀서(1a)의 초음파 특성 측정 분포로 수중 청음기로 측정한 데이터이다. 수중 청음기 즉, 하이드로폰은 초음파의 발생 방향과 출력강도 및 분포를 측정하여 초음파 발생 출력 데이터를 육안으로 확인할 수 있는 장치이다. 도 5의 a에서 초음파 발생부인 상부면 전체에서 비슷한 출력 강도로 초음파가 발생하는 것을 확인 할 수 있으며, 도 5의 b와 같이 상부면을 시작으로 출력이 전달되어 깊이가 깊어질수록 출력강도가 약해지는 분포로 초음파 영역을 나타낸다.

도 6은 도 4의 종래 기술로 구현된 고강도 집중 초음파 트랜스듀서(1b)의 초음파 특성 측정 분포이며 도 5와 같이 수중 청음기로 측정한 데이터이다. 도 6의 a에서 트랜스듀서의 중심에서 가장 강한 분포의 초음파 출력 강도가 확인되었고, 도 6의 b와 같이 트랜스듀서의 직경과 곡률에 따라 상부면으로부터 떨어진 곳에 초음파 출력 강도가 강한 것을 확인할 수 있다. c에서 3차원 그래프를 확인하면 곡률에 의해 한곳으로 다방향의 초음파를 집속하여 원하는 깊이에서 최대의 초음파 출력 영역을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 초음파 트랜스듀서(1)를 도 5 및 도 6의 종래 기술 초음파 특성 측정과 같은 조건하에서 초음파 특성 측정 및 테스트를 위해 하이드로폰으로 측정한 데이터로 본 발명의 실 제품을 사용한 실시 예이다. 도 7의 사진과 같이 초음파 발생부인 상부면에 집속 초음파가 발생하는 곡률을 갖는 반구형 형상과 다중 초음파가 발생하는 평면 형상으로 이루어져 있음을 알 수 있다.

도 7의 a는 상부면에서의 초음파 강도 분포를 나타낸 것으로 반구형상에서는 집속 초음파가 평면형상에서는 다중 초음파가 발생하는 것을 확인 할 수 있다. 도 7의 b는 평면형상에서 다중 초음파 발생 데이터이며 도 5의 b와 같이 상부면에서부터 출력이 시작되는 것을 확인할 수 있다. 도 7의 c는 곡률을 갖는 반구형상에서의 집속 초음파 발생 데이터이며 도 6의 b와 같이 상부면으로부터 일정한 깊이에서 초음파가 집속되는 것을 확인 할 수 있다. 도 7의 c는 3차원으로 곡률을 갖는 반구형상에서 도 6과 같은 집속 초음파 특성과 도 5와 같은 평면 형상을 가로지르는 다중 초음파 특성을 동시에 나타내고 있다.

도 8은 도 7의 본 발명의 실시예에 따른 트랜스듀서(1)의 주파수에 따른 초음파 진동 특성을 나타낸 그림이다. 도 7과 같이 두가지 초음파 특성의 구동 지점을 설명하고 있다. 각각의 피크 주파수는 공진 주파수이며, 압전소자(100)의 두께와 물성 그리고 초음파 발생부의 곡면 형상과 위치를 조절하여 예를 들어 1번과 3번의 공진주파수(1MHz, 3.2MHz)를 발생하는 등 다양한 선택이 가능하다. 송신파 감도는 임피던스가 최소가 되는 공진 주파수에서, 수신파 감도는 임피던스가 최대로 되는 반공진 주파수에서 최대인데, 본 발명의 경우 각각의 공진주파수 부근에서 임피던스가 최대치와 최소치를 가지므로 송신파 감도가 우수함을 확인할 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 기존의 여러가지 초음파 트랜스듀서의 특징을 하나의 단일 초음파 변환기로 구현한 새로운 형태의 초음파 변환기로서, 다중 구동 초음파와 집속 초음파의 발생을 일체형으로 구현하여 구조를 단순화하고 동시에 여러 초음파의 특징을 동시 또는 순서 출력하는 것이 가능한 점에 특징이 있다.

본 발명의 초음파 트랜스듀서 구조는 다중 초음파를 발생하는 압전소자(100)와 다중 초음파의 증폭 전달 및 집속 초음파를 만들기 위한 형상으로 구성된 상부면을 포함한다. 이러한 구조로 말미암아 다중 초음파는 상부면의 전체면에서 발생되며 동시에 상부면의 반구형상의 곡률과 직경의 디자인에 따라 집속 초음파의 초점 거리와 집속 면적을 달리하여 원하는 집속 초음파의 발현이 가능하다.

따라서 본 발명은 기존의 초음파 발생 유형에 따라 서로 다른 트랜스 듀서로 서로 다른 기기로 구현해야 하는 문제점을 해결하고 단일의 트랜스듀서에서 다중 초음파와 집속 초음파를 동시적 또는 순차적, 복합적으로 초음파 에너지를 출력하도록 하여 다양한 유형의 피부에 기존의 2차원형 초음파에너지를 3차원 벡터형으로 피부 내층에 균질하게 전달하여 피부 및 지방 결합 조직에 효과적으로 작용할 수 있는 것이다.

본 발명의 권리범위는 이하 기술하는 청구범위와 동일 또는 균등한 영역에까지 미침은 자명하다.

Claims (10)

1. 다중 주파수 (LDM) 발생 트랜스듀서와 고강도 집속 초음파(HIFU) 발생 트랜스듀서의 출력 을 일체형으로 구성한 복합 초음파 발생 트랜스듀서로서,
   상기 초음파 발생 트랜스듀서는 횡방향(두께 방향) 진동 초음파 구동 주파수를 사용하여 재료와 진동 계수를 결정한 압전 소자를 포함하며, 상기 압전소자의 출력단에서 발생하는 진동 주기의 (4n-1)λ/4 (여기서, n은 진동정수) 영역에서 최대 초음파가 발생되도록 하고,
   상기 초음파 발생 트랜스듀서의 초음파 발생부는, 소정의 곡률을 가지는 복수의 반구 형상으로 이루어지는 제1 영역과, 제1 영역을 제외한 나머지 부분이 평면 형상으로 이루어진 제 2영역을 포함하며,
   상기 제1 영역은 고강도 집속 초음파를 발생하는 영역이며, 상기 제2 영역은 다중 주파수 초음파를 발생하는 영역이고,
   상기 제1 영역의 각각의 반구에 의하여 고강도 집속 초음파는 다수의 피크 주파수를 발생시키며,
   각각의 피크 주파수는 공진 주파수이며, 　각각의 공진주파수 부근에서 임피던스가 최대치와 최소치를 가져 송신파 감도와 수신파 감도가 높은, 복합 초음파 발생 트랜스듀서.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 초음파 발생부의 재질은 금속 재질 또는 에폭시 재질을 포함하는, 복합 초음파 발생 트랜스듀서.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 초음파 발생부의 형상은 원형, 막대형 또는 다각형상이며, 상기 제1영역은 복수의 원형, 다각형, 아치형 또는 콘(cone) 형상으로 이루어지는, 복합 초음파 발생 트랜스듀서.
5. 제 1항에 있어서,
   초음파 발생부의 제1 영역의 각각의 반구의 직경과 곡률을 변경하여 초음파의 집속 거리를 변하도록 한, 복합 초음파 발생 트랜스듀서.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1영역의 반구는 십자 형상을 이루어 배열되고, 주변부에서는 원호를 형성하도록 배열된, 복합 초음파 발생 트랜스듀서.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 압전소자는 다수의 압전소자를 적층 배열한 구조인, 복합 초음파 발생 트랜스듀서.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 초음파 발생부는 전진 또는 후진 이동 가능한, 복합 초음파 발생 트랜스듀서.
9. 다중 주파수 (LDM) 발생 트랜스듀서와 고강도 집속 초음파(HIFU) 발생 트랜스듀서의 출력을 일체형으로 구성한 복합 초음파 발생 트랜스듀서로서,
   상기 초음파 발생 트랜스듀서는, 선형이며, 헤드가 평평한 캡형의 바디의 상면에 평면 형상의 초음파 발생부와 반구 형상의 초음파 발생부가 형성되고, 상부의 하면에는 오목한 원형 홈으로 이루어진 수용부를 두고, 상기 수용부 내부에 압전소자가 장착되며,
   상기 초음파 발생 트랜스듀서는 횡방향(두께 방향) 진동 초음파 구동 주파수를 사용하여 재료와 진동 계수를 결정한 압전 소자를 포함하며, 상기 압전소자의 출력단에서 발생하는 진동 주기의 (4n-1)λ/4 (여기서, n은 진동정수) 영역에서 최대 초음파가 발생되도록 하고,
   상기 초음파 발생 트랜스듀서의 초음파 발생부는, 복수의 반구 형상으로 이루어지는 제1 영역과, 제1 영역을 제외한 나머지 부분이 평면 형상으로 이루어진 제 2영역을 포함하며,
   상기 제1 영역은 고강도 집속 초음파를 발생하는 영역이며, 상기 제2 영역은 다중 주파수 초음파를 발생하는 영역이고,
   상기 제1 영역의 각각의 반구에 의하여 고강도 집속 초음파는 다수의 피크 주파수를 발생시키며,
   각각의 피크 주파수는 공진 주파수이며, 　각각의 공진주파수 부근에서 임피던스가 최대치와 최소치를 가져 송신파 감도와 수신파 감도가 높은, 복합 초음파 발생 트랜스듀서.
   
   
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