KR20070091010A - 초음파 처리용 일체식 변환기 장치 - Google Patents

초음파 처리용 일체식 변환기 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일체식 초음파 치료 변환기를 제공하는 것이다. 이것은 치료 초음파를 발생하기 위한 압전 변환기, 상기 압전 변환기를 지지하기 위한 지지체, 상기 압전 변환기를 구동하기 위한 파워 증폭 모듈을 포함한다. 여기에서, 상기 파워 증폭 모듈과 압전 변환기는 상기 치료 변환기의 폐쇄부 내에 설치된다. 본 발명의 초음파 치료 변환기 조립체의 장점은, 초음파 치료 장비를 최소로 하고 이것의 부피와 중량을 감소시키며; 상기 전자기적인 간섭과 방사를 크게 감소시키며; 상기 초음파 치료 장비의 일치된 성능을 대량생산으로 실현시키며 초음파 치료 장비가 상호교환성을 가지도록 한다.
압전 변환기, 지지체, 파워 증폭 모듈, 폐쇄부

Description

초음파 처리용 일체식 변환기 장치{INTEGRAL TRANSDUCER APPARATUS FOR ULTRASONIC TREATMENT}
본 발명은 초음파 치료 장비의 구성품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 초음파 치료 장비의 변환기 조립체(transducer assembly)에 관한 것이다.
초음파 치료 장비의 임상적인 적용에서, 상기 장비의 전체 중량 및 부피와, 변환기 조립체와 같은 상기 장비의 각 구성품의 중량 및 부피를 포함하는 상기 장비의 부피 및 중량을 최소로 하는 것이 급하게 요구된다. 현존하는 초음파 치료 변환기는 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 현존하는 초음파 치료 장비의 파워 증폭 모듈(power amplifying module)(1)은 상기 치료 변환기(5)로부터 분리되게 장착되고, 상기 파워 증폭 모듈은 케이블(3)을 통하여 상기 치료 변환기(5)에 연결되어 있다. 큰 사이즈를 가진 이러한 구조는 무겁고, 그래서 신호 전달(signal transmission)과 저항 매칭(resistance matching)을 어렵게 만든다. 상기 파워 증폭 모듈(1)과 치료 변환기(5)를 분리되게 설치하는 것은, 고주파의 높은 파워인 전기 신호가 케이블(3)에 의하여 상기 치료 변환기(5)로 전달되도록 한다. 상기 케이블(3)의 인자(parameter)가 부적절하게 선택되거나, 또는 상기 케이블이 너무 길게 된다면, 나쁜 전자기적인 오염(bad electromagnetic pollution)이 발생할 수 있다.
상기 치료 변환기와 상기 파워 증폭 모듈을 분리되게 설치하는 것은, 상기 초음파 치료 장비를 큰 사이즈로 만들고, 각 구성품이 분리되게 설치되도록 한다. 이러한 디자인은 엔지니어링적인 디자인 면에서 많은 문제점을 발생시킨다. 각 치료 변환기의 저항 및 음향적인 방출 효율이 서로 다르기 때문에, 분리되게 설치하는 것은 상기 치료 변환기와 파워 증폭 모듈의 일치성(consistency)과 상호 교환성(interchangeability)이 해결되기에 더 어렵게 만든다.
본 발명의 목적은, 상기 파워 증폭 모듈로부터 상기 치료 변환기를 분리되게 설치하는 것에 대한 상술된 문제점을 해결하고, 상기 치료 변환기와 파워 증폭 모듈사이의 저항 매칭(resistance matching)과, 전자기적인 호환성(compatibility)의 일치성과 상호교환성을 향상시키고, 또한 상기 치료 장비를 최소로 하기 위하여, 상기 파워 증폭 모듈로부터 상기 치료 변환기의 분리된 설치의 단점을 극복하기 위한 일체식의(integrated) 초음파 치료 변환기 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명은 일체식의(integrated) 초음파 치료 변환기 조립체를 제공한다. 이것은 치료 초음파를 발생시키기 위한 압전 변환기(piezoelectric transducer), 상기 압전 변환기를 지지하기 위한 지지체, 상기 압전 변환기를 구동하기 위한 파워 증폭 모듈을 포함한다. 여기에서, 상기 파워 증폭 모듈과 압전 변환기는 상기 치료 변환기의 폐쇄부(enclosure)내에 설치된다.
상기 파워 증폭 모듈은 압전 변환기의 후방 쪽(back side)에 설치될 수 있으며, 이것은 압전 변환기의 음파 방출면(acoustic emitting surface)의 대향된 쪽(opposite side)에 위치된다. 상기 파워 증폭 모듈의 방사면(radiating surface)는 상기 치료 변환기 조립체의 폐쇄부에 근접되게 연결되며, 따라서 상기 일체식 치료 변환기 조립체의 폐쇄부는 상기 파워 증폭 모듈의 방사 보드(radiating board)로서 사용된다.
냉각 유체(cooling fluid)가 흐를 수 있는 통로는 상기 파워 증폭 모듈의 방사 표면과 압전 변환기 사이에 형성됨으로써, 상기 치료 변환기의 폐쇄부(enclosure) 내로 흐르는 순환 냉각 유체는 상기 파워 증폭 모듈을 냉각시키는데에 사용될 수 있다.
상기 일체식의 초음파 치료 변환기 조립체의 파워 증폭 모듈의 단면은 원형이 될 수 있으며, 상기 치료 변환기 폐쇄부의 형상에 적응할 수 있다.
상기 초음파 치료 변환기 조립체의 파워 증폭 모듈은 고주파 트랜스포머(high-frequency transformer), 캐패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor)와 같은 저항 변환 구성품을 포함한다.
상기 일체식의 초음파 치료 변환기의 케이블은 2개의 파워 코드, 하나의 동축 케이블 및, 2개 이상의 다른 제어 케이블을 포함한다.
상기 압전 변환기는 평탄한 압전 결정(flat piezoelectric crystal) 또는 자체 포커싱(self-focusing) 압전 결정을 채택할 수 있다. 압전 변환기로 부터 방출되는 음파 비임(acoustic beam)은 음파 렌즈(acoustic lens)에 의하여 포커스될 수 있다.
상기 압전 변환기는 페이스된 어레이의(phased array) 변환기 또는 다중 요소(multi-element) 어레이 변환기가 될 수 있다.
본 발명의 일체식 초음파 치료 변환기 조립체의 장점은 다음과 같다.
1. 초음파 치료 장비를 최소로 하며 이것의 부피와 중량을 감소시킨다.
2. 전자기적인 간섭(interference)과 방사(radiation)를 크게 감소시킨다.
3. 일치성이 있는 성능의 초음파 치료 장비를 대량 생산으로 실현시키고, 상기 초음파 치료 장비가 상호 교환성이 있게 만든다.
도 1은 변환기와 파워 증폭 모듈 사이의 설치 관계를 도시하는 현존하는 초음파 치료 변환기의 개략적인 단면도.
도 2는 변환기와 파워 증폭 모듈사이의 설치 관계를 도시하는 현존하는 초음파 치료 변환기의 개략적인 단면도.
도 3은 초음파 치료 변환기와 파워 증폭 모듈사이의 설치 관계를 도시하는 개랴적인 도면.
도 4는 초음파 치료 변환기와 파워 증폭 모듈사이의 설치 관계를 도시하는 개략적인 도면.
도 5는 초음파 치료 변환기와 파워 증폭 모듈사이의 설치 관계를 도시하는 개략적인 도면.
*도면부호에 대한 설명*
1: 파워 증폭 모듈 2: 제어 모듈 3:케이블 4:압전 변환기 5:치료 변환기 폐 쇄부 6:음파 렌즈 7: 파워 증폭 모듈의 입력 인터페이스 8: 분리 보드 9:냉각 유체 입구 10: 냉각 유체 출구 12:파워 증폭 모듈 출력 케이블 13:라디에이터
본 발명의 양호한 실시예가 아래에 설명된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 여기에서, 상기 조립체는 파워 증폭 모듈(1), 압전 변환기(4), 폐쇄부(5), 음파 렌즈(6), 파워 증폭 모듈 입력 인터페이스(interface), 파워 증폭 모듈 출력 케이블(12) 및, 라디에이터(13)를 포함한다. 상기 치료 초음파를 발생시키는 압전 변환기(4)와 음파 렌즈(6)는 접착제(glue)를 사용하여서 함께 부착된다. 상기 음파 렌즈(6)는 치료 변환기 폐쇄부(5)상에 설치된다. 상기 파워 증폭 모듈(1)은 상기 압전 변환기(4)의 후방쪽에 설치되고, 이것은 상기 압전 변환기(4)의 음파 방출면의 대향된 쪽에 위치된다. 상기 파워 증폭 모듈(1)의 방사면은 상기 치료 변환기 폐쇄부(5)에 근접되게 연결되고, 따라서 상기 치료 변환기 폐쇄부(5)는 파워 증폭 모듈(1)의 방사 보드로서 사용된다. 여기에서, 상기 파워 증폭 모듈(1)에 의하여 발생되는 열은 라디에이터(13)와 상기 치료 변환기 폐쇄부(5)에 의하여 방사된다.
상기 파워 증폭 모듈 출력 케이블(12)은 상기 압전 변환기(4)의 2개의 전극에 연결되어 있다.
상기 파워 증폭 모듈 입력 인터페이스(7)는 상기 외부 제어 신호를 입력하고 상기 구동 파워를 입력하는데에 사용된다. 이것은 일체식 초음파 치료 변환기 조립체의 저부 또는 측부에 위치된다.
상기 파워 증폭 모듈(1)의 단면은 상기 치료 변환기 폐쇄부(5)의 형상에 맞추기 위하여 원형이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 여기에서의 상기 조립체는 파워 증폭 모듈(1), 압전 변환기(4), 치료 변환기 폐쇄부(5), 음파 렌즈(6), 파워 증폭 모듈 입력 인터페이스(7), 냉각 유체 입구(9), 냉각 유체 출구(10), 파워 증폭 모듈 출력 케이블(12) 및 라디에이터(13)를 포함한다. 상기 압전 변환기(4)는 치료 초음파를 발생시키고, 상기 음파 렌즈(6)는 접착제(glue)를 사용하여서 함께 접착된다. 상기 음파 렌즈(6)는 상기 치료 변환기 폐쇄부(5)상에 설치된다. 상기 파워 증폭 모듈(1)은 상기 압전 변환기(4)의 후방쪽에 설치되고, 이것은 압전 변환기(4)의 음파 발생면의 대향된 쪽에 위치된다. 냉각 유체가 흐를 수 있는 통로는 상기 파워 증폭 모듈(1)의 방사면과 압전 변환기(4)사이에 형성된다. 도 4에 도시된 화살표 방향으로서, 상기 파워 증폭 모듈(1)을 냉각시키기 위하여 상기 입구(9)로 부터 상기 일체식 초음파 치료 변환기 내로 흐르게 되고, 그 다음 상기 출구(10)를 통하여 흘러 나오게 된다. 상기 냉각 유체는 순환하는 가스 또는 액체가 될 수 있다.
상기 파워 증폭 모듈 출력 케이블(12)은 상기 압전 변환기(4)의 2개의 전극에 연결된다.
상기 파워 증폭 모듈 입력 인터페이스(7)는 상기 외부 제어 신호와 상기 구동 파워를 입력시키기 위하여 사용된다. 이것은 일체식 초음파 치료 변환기 조립체의 저부 또는 측부에 위치된다.
상기 파워 증폭 모듈(1)은 치료 변환기 폐쇄부(5)의 형상에 맞추기 위하여 원형 형상으로 되어 있음으로써, 상기 공간 영역은 효과적으로 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예를 도시한다. 여기에서 상기 조립체는 파워 증폭 모듈(1), 압전 변환기(4), 치료 변환기 폐쇄부(5), 파워 증폭 모듈 입력 인터페이스(7), 분리 보드(8), 냉각 유체 입구(9), 냉각 유체 출구(10), 파워 증폭 모듈 출구 케이블(12) 및 라디에이터(13)를 포함한다. 상기 압전 변환기(4)와 파워 증폭 모듈(1) 내부에는 분리 보드(8)가 있다. 이것은 상기 일체식 초음파 치료 변환기 조립체를 2개의 부분으로 분리한다. 도 5에 도시된 화살표 방향과 같이, 상기 냉각 유체는 상기 파워 증폭 모듈(1)을 냉각시키기 위하여 상기 입구(9)로 부터 상기 일체식 초음파 치료 변환기의 하부 내로 흐르고, 그 다음 출구(10)를 통하여 밖으로 흐르게 된다. 상기 냉각 유체는 순환하는 가스 또는 액체가 될 수 있다. 도 5의 다른 구조는 도 4와 동일하고, 이들은 여기에서는 반복되지 않는다.

Claims (9)

  1. 치료 초음파를 발생하기 위한 압전 변환기, 상기 압전 변환기를 지지하기 위한 지지체, 상기 압전 변환기를 구동하기 위한 파워 증폭 모듈을 포함하는 일체식 초음파 치료 변환기 조립체로서,
    상기 파워 증폭 모듈과 압전 변환기는 상기 치료 변환기의 폐쇄부 내에 설치되는 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파워 증폭 모듈은 압전 변환기의 후방쪽에 설치되고 이것은 압전 변환기의 음파 발생 표면의 대향된 쪽에 위치하며; 상기 파워 증폭 모듈의 방사면은 상기 치료 변환기 조립체의 폐쇄부에 근접되게 연결되고, 따라서 상기 일체식 치료 변환기 조립체의 폐쇄부는 상기 파워 증폭 모듈의 방사 보드로서 사용되는 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 파워 증폭 모듈은 압전 변환기의 후방쪽에 설치되고, 또한 이것은 압전 변환기의 음파 방출 표면의 대향된 쪽에 위치되며;
    냉각 유체가 흐를 수 있는 통로는 상기 파워 증폭 모듈의 방사 표면과 상기 압전 변환기 사이에 형성되는 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 파워 증폭 모듈의 단면은 원형이고, 상기 치료 변환기 폐쇄부의 형상에 적응되도록 되어 있는 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전 변환기는 평탄한 압전 결정인 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 압전 변환기로 부터 방출되는 초음파는 음파 렌즈에 의하여 포커스되는 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전 변환기는 자체 포커싱 압전 결정인 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전 변환기는 페이스된 어레이의 초음파 치료 변환기인 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전 변환기는 다수 요소 어레이의 초음파 치료 변환기인 일체식 초음파 치료 변환기 조립체.
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