KR20130081412A - 초음파 변환기, 전기 펄스 생성 장치, 그리고 이들을 포함하는 초음파 생성 장치 - Google Patents

초음파 변환기, 전기 펄스 생성 장치, 그리고 이들을 포함하는 초음파 생성 장치 Download PDF

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Abstract

초음파 생성 장치는 초음파 변환기와 전기 펄스 생성 장치를 포함한다. 초음파 변환기는 전기 펄스 생성 장치로부터 전기 펄스를 수신하여 진동하는 압전소자, 그리고 초음파 변환기의 특성 정보를 저장하는 메모리를 포함한다. 그리고 전기 펄스 생성 장치는, 주파수, 전압, 및 전류 중 하나 이상이 가변 될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력할 수 있도록 형성되는 가변 펄스 생성기, 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 상기 메모리로부터 수신하는 정보 수신기, 그리고 상기 정보 수신기에 의해 수신되는 상기 특성 정보를 기초로 상기 가변 펄스 생성기가 주파수 및 전압, 전류 중 하나 이상이 가변 될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 압전소자를 포함하는 초음파 변환기의 메모리에 해당 초음파 변환기의 고유한 전기적 특성 정보 또는 특정한 가변 펄스 생성기에 결합되었을 경우의 전기적 특성이 저장되어 있어 이것이 전기 펄스를 생성하는 기초 자료로 사용될 수 있기 때문에, 초음파 변환기의 제조 과정에서 발생되는 특성의 차이를 극복하고 원하는 초음파를 안정적으로 생성할 수 있다.

Description

초음파 변환기, 전기 펄스 생성 장치, 그리고 이들을 포함하는 초음파 생성 장치{Ultrasonic transducer, electric pulse generator, and ultrasonic generation apparatus including the same}
본 발명은 전기 펄스를 이용하여 초음파를 생성하는 초음파 변환기, 전기 펄스를 생성하는 전기 펄스 생성 장치, 그리고 이들을 포함하는 초음파 생성 장치에 관한 것이다.
초음파 변환기(ultrasonic transducer)는 압전소자의 양측에 전극을 형성시켜 압전진동자를 만들어 단독 또는 압전진동자에 케이스 등을 결합함으로써 구성될 수 있다. 초음파는 압전진동자의 전극에 전기 펄스를 인가함으로써 압전 소자의 진동이 야기되고 그에 따라 초음파가 발생된다.
초음파 변환기는 통상 압전소자의 재료, 형상, 두께 등에 따라 고유한 전기적 특성이 결정되는데, 외부 케이스, 접착 두께, 사용 환경, 심지어 접착재에 따라서도 전기적 특성이 달라지기도 한다. 초음파 변환기의 전기적 특성으로는 공진 주파수, 반공진 주파수, 위상, 임피던스 등이 있으며, 일반적으로 공진 주파수와 동일한 주파수의 전기 펄스를 초음파 변환기에 인가하면, 가장 큰 초음파 에너지를 출력하게 된다. 공진 주파수에서 압전 소자가 가장 큰 초음파 에너지를 출력하는 것은 공진 주파수일 때 초음파 변환기의 임피던스가 가장 낮기 때문이다. 그러나 공진 주파수로 전기 펄스를 인가하더라도 전기 펄스 생성 장치에 따라서는, 초음파 변환기의 출력이 가장 높지 않을 수도 있다. 이러한 원인은 전기 펄스 생성 장치와 초음파 변환기의 임피던스가 서로 다르기 때문인데, 일반적으로 전력 공급부와 부하단의 임피던스가 동일할 때 가장 큰 전력이 전달되기 때문이다. 따라서 초음파 변환기에서 가장 큰 초음파 출력을 얻기 위해서는 공진 주파수와 함께 임피던스가 서로 매칭되어야 한다. 이를 위해 초음파 변환기 및 전기 펄스 생성 장치에는 임피던스 매칭 회로가 별도로 구성되어 있는 경우도 있다.
그러나 전기 펄스 생성 장치에 비해 초음파 변환기의 전기적 특성은 위에 언급한 것과 같이 다양한 요소에 의해 매우 민감하게 변하여 임피던스를 매칭하는 것이 현실적으로 어려운 문제이다. 특히 동일한 전기 펄스 생성 장치를 사용하지만, 초음파 변환기가 수명성, 고장 등 다양한 원인으로 빈번히 교환되어 사용되는 경우 에는 더욱 어려운 일이다.
최근에는 초음파가 초음파 자극기, 고강도 집속 초음파 치료기 등 의료 기기에 다양하게 활용되면서 초음파 주파수 및 초음파 에너지의 강도도 높아지고 있어, 초음파 에너지의 출력을 높이고, 안정화시키는 기술이 다양하게 시도되고 있다.
일반적으로 초음파 변환기의 공진 주파수 및 출력 강도를 높이기 위해서는 적절한 압전소자의 재료, 형상 등의 물리적인 조건과 함께, 공진 주파수와 임피던스 매칭 등의 전기적인 결합이 중요하다. 하지만, 앞서 언급한 것과 같이 초음파 변환기의 공진 주파수 및 임피던스 등 전기적인 특징을 일정하게 제작하는 것은 현실적으로 매우 어려운 문제이다. 더욱이 초음파 변환기의 공진 주파수가 높거나, 구조가 복잡하고, 초음파 출력 강도가 높을 경우에는 초음파 변환기의 특성을 동일하게 맞추는 일은 더욱 어렵다. 이러한 제조 공정상의 어려움으로 인해 동일한 특성을 의도하여 제작된 초음파 변환기라도 전기적인 특성이 상이한 경우도 많다. 이러한 차이는 장치의 재현성, 치료 효과 등에 악영향을 끼치게 된다. 다행히 각각의 초음파 변환기에 임피던스 매칭 회로 등을 추가하여 전기적 특성을 맞춘다고 하더라도 임피던스 매칭 회로를 구성하는데 소모되는 시간과 경제적인 비용이 매우 높아 제조 단가를 상승시키게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초음파 변환기의 제조 과정에서 발생할 수 있는 다양한 요인에 의해서 야기되는 초음파 변환기의 불균일성으로 인해 초음파의 출력이 균일하지 않거나, 초음파 출력 강도가 약해지는 등의 문제를 해결할 수 있는 초음파 변환기, 전기 펄스 생성 장치, 그리고 이들을 포함하는 초음파 생성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 초음파를 생성하는 초음파 변환기는 전기 펄스 생성 장치로부터 전기 펄스를 수신하여 진동하는 압전소자, 그리고 메모리를 포함한다. 상기 메모리는 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 저장한다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 초음파 변환기의 공진 주파수, 임피던스, 주파수별 출력 강도, 주파수별 임피던스, 공급 전원별 출력 강도, 최대 출력 주파수, 최대 출력 강도, 사용 시간, 사용 횟수 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 특정한 전기 펄스 생성 장치에 결합하여 미리 측정된 상기 초음파 변환기의 공진 주파수, 임피던스, 주파수별 출력 강도, 주파수별 임피던스, 공급 전원별 출력 강도, 최대 출력 주파수, 최대 출력 강도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 상기 초음파 변환기의 사용시간 및 횟수 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 변환기는 상기 압전소자에 연결되는 임피던스 매칭 회로를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기 펄스 생성 장치는, 가변적 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력할 수 있도록 형성되는 가변 펄스 생성기, 전기 펄스를 공급받을 초음파 변환기의 특성 정보를 외부로부터 수신하는 정보 수신기, 그리고 상기 정보 수신기에 의해 수신되는 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 기초로 상기 가변 펄스 생성기가 주파수, 전압, 및 전류 중 하나 이상이 가변 될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 초음파 변환기의 공진 주파수를 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 가변 펄스 생성기가 상기 초음파 변환기의 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어할 수 있다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 압전소자의 초음파 출력 에너지를 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 가변 펄스 생성기가 상기 초음파 출력 에너지와 사용자가 선택한 출력 강도를 기초로 산출되는 출력 시간 동안 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어할 수 있다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 상기 압전소자의 고유 임피던스, 그리고 상기 압전소자의 사용시간 및 사용횟수 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 초음파 변환기의 특성 정보에 기초하여 상기 가변 펄스 생성기를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 생성 장치는 초음파 변환기, 그리고 전기 펄스를 생성하여 출력하는 가변 펄스 생성 장치를 포함한다. 상기 초음파 변환기는, 상기 전기 펄스 생성 장치로부터 전기 펄스 신호를 수신하여 진동하는 압전소자, 그리고 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 저장하는 메모리를 포함한다. 그리고 상기 전기 펄스 생성 장치는, 주파수, 전압, 및 전류 중 하나 이상이 가변될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력할 수 있도록 형성되는 가변 펄스 생성기, 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 상기 메모리로부터 수신하는 정보 수신기, 그리고 상기 정보 수신기에 의해 수신되는 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 기초로 상기 가변 펄스 생성기가 주파수, 전압, 및 전류 중 하나 이상이 가변될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 초음파 변환기의 공진 주파수를 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 가변 펄스 생성기가 상기 초음파 변환기의 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어할 수 있다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 압전소자의 초음파 출력 에너지를 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 가변 펄스 생성기가 상기 초음파 출력 에너지와 사용자가 선택한 출력 강도를 기초로 산출되는 출력 시간 동안 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어할 수 있다.
상기 초음파 변환기의 특성 정보는 상기 압전소자의 고유 임피던스, 그리고 상기 압전소자의 사용시간 및 횟수 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 초음파 변환기자의 특성 정보에 기초하여 상기 가변 펄스 생성기를 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 압전소자를 포함한 초음파 변환기의 메모리에 해당 특성 정보가 저장되어 있어 이것이 전기 펄스를 생성하는 기초 자료로 사용될 수 있기 때문에, 초음파 변환기의 제조 과정에서 생기는 특성을 극복하고 원하는 출력의 초음파를 생성할 수 있다.
나아가 초음파 변환기의 특성 정보가 주파수 또는 초음파 출력 강도를 포함하므로, 사용자가 선택한 출력 강도가 정확히 구현될 수 있고, 필요할 경우 사용자가 원하는 특정 초음파 에너지의 조사를 위해 특정 출력 시간 동안 전기 펄스의 인가가 가능해진다. 이러한 발명의 효과는 동일한 시스템에 소모성으로 지속적으로 사용되는 초음파 변환기가 구성될 경우 그 효과는 극대화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 생성 장치의 개략적인 블록도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기, 전기 펄스 생성 장치, 그리고 초음파 생성 장치에 대해서 설명한다.
초음파 변환기는 전기 펄스를 수신하여 초음파를 생성하는 장치이고, 전기 펄스 생성 장치는 초음파 변환기의 압전소자를 구동하는 전기 펄스를 생성하는 장치이며, 초음파 생성 장치는 초음파 변환기와 전기 펄스 생성 장치를 조합에 해당하는 장치이다. 초음파 생성 장치가 초음파 변환기 및 전기 펄스 생성 장치를 포함하므로, 이하에서 본 발명의 실시예에 따른 초음파 변환기 및 전기 펄스 생성 장치에 대해 별도로 설명하지 않고 본 발명의 실시예에 따른 초음파 생성 장치에 포함시켜 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 초음파 변환기(10)와 전기 펄스 생성 장치(30)는 서로 전기적 및 정보 신호를 주고 받을 수 있도록 연결될 수 있도록 형성된다. 통상 초음파 변환기(10)가 전기 펄스 생성 장치(30)에 비해 수명이 짧기 때문에, 초음파 변환기(10)와 전기 펄스 생성 장치(30)가 서로 독립적인 단위로 형성되고 필요에 따라 연결할 수 있도록 형성될 수 있다. 이에 따라 초음파 변환기(10)의 수명이 다하면 다른 초음파 변환기로 교체하여 다시 사용할 수 있게 된다.
초음파 변환기(10)는 전기 펄스 생성 장치(30)로부터 전기 펄스를 수신하여 진동하는 압전소자(11)를 포함한다. 압전소자(11)는 케이스 형태의 하우징 (housing)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 압전소자(11)는 압전 세락믹 층의 양면에 전극을 각각 형성하여 만들어 질 수 있으며, 압전 세라믹 층의 양단의 전극에 전기 신호가 인가됨으로써 압전소자(11)가 진동하게 된다.
한편, 초음파 변환기(10)는 전기 펄스 생성 장치(30)로부터 전기 펄스를 수신할 수 있도록 매칭되는 광대역 매칭 네트워크(matching network)(12)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 매칭 네트워크(12)는 전기 펄스 생성 장치(30)로부터 전기 펄스를 수신하여 압전소자(11)로 전송할 수 있는 전기 회로, 전기 펄스 생성 장치(30)와 초음파 변환기(10)의 임피던스 정합을 위한 임피던스 매칭회로 등으로 구성될 수 있다.
그리고 초음파 변환기(10)는 압전소자(11) 및 초음파 변환기(10) 전체의 특성 정보를 저장하는 메모리(13)를 포함할 수 있다. 여기서 초음파 변환기(10)의 특성 정보는 해당 초음파 변환기(10)를 사용할 전기 펄스 생성 장치에 결합하여, 실시하고, 계측 장비 등에 의해 실측하여 얻어질 수도 있고 해당 초음파 변환기(10)의 사용 이력 정보를 통해 얻어질 수도 있으며, 초음파 변환기(10)의 각종 특성 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특성 정보는 해당 초음파 변환기(10)의 공진 주파수, 임피던스, 위상, 주파수별 초음파 출력 강도, 주파수별 임피던스, 공급 전압별 출력 강도, 최대 출력 주파수, 최대 출력 강도, 사용시간 및 사용횟수 등을 포함할 수 있다. 예를 들어 최대 출력 주파수와 초음파 출력 강도는 특정 주파수의 전기 펄스가 인가되었을 때 출력되는 초음파의 출력 강도가 최대일 때의 주파수와 출력 강도를 측정하여 얻어질 수 있다. 이때, 특성 정보는 초음파 변환기(10)로 제조된 상태에서 단독으로 계측기기를 이용하여 측정될 수도 있으며, 특정한 펄스 생성 장치에 연결되어 구동되는 상태에서 측정을 통해 얻어질 수도 있다. 예를 들어, 최대 출력 주파수, 최대 출력 강도, 주파수별 출력 강도 등은 특정한 펄스 생성 장치에 의해 연결된 상태에서 측정되는 값일 수 있다. 이때의 특정한 펄스 생성 장치는 제조된 초음파 변환기가 사용되는 장치일 수 있다.
그리고 뒤에서 설명할 전기 펄스 생성 장치(30)와의 연결을 위한 연결부(14)가 구비될 수 있다. 메모리(13)에 저장된 정보가 연결부(14)를 통해서 전기 펄스 생성 장치(30)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 연결부(14)는 뒤에서 설명할 전기 펄스 생성 장치(30)의 정보 수신부(35)에 연결될 수 있는 단자 형태로 구현될 수 있다. 한편, 메모리(13)에 저장된 정보는 블루투스와 같은 무선 통신을 통해서 전기 펄스 생성 장치(30)로 전송될 수도 있다.
그리고 도면에는 도시되지 않았으나, 초음파 변환기(10)는 압전소자(11)에 연결되는 임피던스 매칭 회로를 더 포함할 수 있다. 초음파 변환기(10)의 제조 과정에서 특정 범위 내로 초음파 변환기(10)의 특성이 얻어지지 않을 경우, 초음파 변환기(10)의 임피던스를 조절할 수 있는 임피던스 매칭 회로를 미리 구비함으로써, 추후 원하는 초음파 출력을 만들기 위한 과정이 간소화될 수 있다.
한편, 전기 펄스 생성 장치(30)는 가변 펄스 생성기(31)를 포함한다. 가변 펄스 생성기(31)는 가변적 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력할 수 있도록 형성된다. 즉, 가변 펄스 생성기(31)는 필요에 따라 서로 다른 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력할 수 있다. 가변 주파수를 가지는 전기 펄스 생성 장치 그 자체는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
전기 펄스 생성 장치(30)에 의해 생성된 전기 펄스는 초음파 변환기(10)로 공급되는데, 이를 위해 전기 펄스 생성 장치(30)는 전기 펄스가 전송되는 케이블을 포함할 수 있다.
컨트롤러(controller)(33)는 가변 펄스 생성기(31)를 제어한다. 예를 들어, 컨트롤러(33)는 가변 펄스 생성기(31)가 소정의 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하도록 제어할 수 있으며 또한 소정의 시간 동안 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 제어할 수 있다. 컨트롤러(33)는 마이크로프로세서, 메모리, 그리고 기타 관련 하드웨어와 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 이하에서 설명할 제어 방법을 수행하도록 작동하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구동될 수 있다.
정보 수신기(35)는 전기 펄스를 공급받을 초음파 변환기(10)의 특성 정보를 메모리(13)로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 정보 수신기(35)는 초음파 변환기(10)의 메모리(13)에 저장된 정보를 수신할 수 있는 임의의 장치로 구현될 수 있으며, 위에서 설명한 연결부(14)로부터 정보를 수신할 수 있는 임의의 장치로 구현될 수 있다.
정보 수신기(35)에 의해 수신된 초음파 변환기(10)의 특성 정보는 컨트롤러(33)로 전송되며, 컨트롤러(33)는 수신된 특성 정보를 기초로 가변 펄스 생성기(31)의 작동을 제어한다. 즉, 컨트롤러(33)는 초음파 변환기(10)의 특성 정보를 기초로 가변 펄스 생성기(31)가 주파수와 전압 중 하나 이상이 가변될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 가변 펄스 생성기(31)를 제어한다.
이하에서 컨트롤러(31)가 가변 펄스 생성기(31)를 제어하는 구체적인 방법에 대해서 설명한다.
일례로, 초음파 변환기(10)의 특성 정보가 미리 측정된 해당 초음파 변환기(10)의 최대 출력 주파수를 포함하는 경우, 컨트롤러(33)는 초음파 변환기(10)의 최대 출력 주파수와 동일한 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력한다. 이에 따라 초음파 변환기(10)는 미리 측정된 자신의 최대 출력 주파수와 동일한 주파수를 가지는 전기 펄스에 의해 구동될 수 있으며 그에 따라 초음파 변환기(10)가 최대 초음파 에너지를 출력할 수 있다.
한편, 초음파 변환기(10)의 특성 정보가 미리 측정된 해당 초음파 변환기(10)의 출력 에너지를 포함하는 경우, 컨트롤러(33)는 가변 펄스 생성기(31)가 해당 초음파 변환기(10)의 초음파 출력 강도와 사용자가 선택한 출력 에너지를 기초로 산출되는 출력 시간 동안 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 가변 펄스 생성기(31)를 제어한다. 사용자가 선택 가능한 출력에너지를 구하는 식은 다음과 같다.
[식]
J=W * S
여기서, J는 초음파 에너지이고, W는 초음파 출력 강도이며, S는 시간이다.
예를 들어, 초음파 변환기(10)의 출력 강도 값과 사용자가 선택한 출력 에너지를 알게 되면, 출력 강도 값에 출력 시간을 곱하면 출력 에너지가 산출된다는 관계를 이용하여 출력 시간을 산출할 수 있다. 이때, 출력 강도값은 해당 초음파 변환기(10)의 메모리(13)에 저장된 주파수별 출력 강도값에 의해 전기 펄스 생성 장치에서 공급되는 주파수에 상응하는 출력 강도값을 이용하여 설정될 수 있다. 이와 같은 방법은 동일한 전기 펄스 생성 장치에 다른 초음파 변환기를 연결하더라도 초음파 변환기의 특성 정보를 이용하여 항상 동일한 초음파 출력이 생성될 수 있다.
나아가, 초음파 변환기(10)의 특성 정보는 해당 초음파 변환기(10)의 사용시간 및 사용횟수 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 초음파 변환기(10)의 특성 정보에 사용시간 및 사용횟수에 대한 정보가 포함된 경우, 컨트롤러(33)는 해당 초음파 변환기(10)의 사용시간 및 사용횟수를 확인하고, 지속적으로 업데이트하여 저장시킴으로써 해당 초음파 변환기(10)의 이력을 용이하게 관리할 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.
10: 초음파 변환기
11: 압전소자
12: 매칭 네트워크
13: 메모리
14: 연결부
30: 전기 펄스 생성 장치
31: 가변 펄스 생성기
33: 컨트롤러
35: 정보 수신기

Claims (10)

  1. 초음파를 생성하는 초음파 변환기로서,
    전기 펄스 생성 장치로부터 전기 펄스 신호를 수신하여 진동하는 압전소자, 그리고
    상기 초음파 변환기의 특성 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 초음파 변환기.
  2. 제1항에서,
    상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 초음파 변환기의 공진 주파수, 임피던스, 주파수별 출력 강도, 주파수별 임피던스, 공급 전원별 출력 강도, 최대 출력 주파수, 최대 출력 강도, 사용 시간, 사용 횟수 중 하나 이상을 포함하는 초음파 변환기.
  3. 제1항에서,
    상기 압전소자에 연결되는 임피던스 매칭 회로를 더 포함하는 초음파 변환기.
  4. 가변적 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력할 수 있도록 형성되는 가변 펄스 생성기,
    전기 펄스를 공급받을 초음파 변환기의 특성 정보를 외부로부터 수신하는 정보 수신기, 그리고
    상기 정보 수신기에 의해 수신되는 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 기초로 상기 가변 펄스 생성기가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상이 가변될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 전기 펄스 생성 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 초음파 변환기의 공진 주파수를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 가변 펄스 생성기가 상기 초음파 변환기의 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 전기 펄스 생성 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 압전소자의 초음파 출력 에너지를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 가변 펄스 생성기가 상기 초음파 출력 에너지와 사용자가 선택한 출력 강도를 기초로 산출되는 출력 시간 동안 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 전기 펄스 생성 장치.
  7. 초음파 변환기, 그리고
    전기 펄스를 생성하여 출력하는 가변 펄스 생성 장치를 포함하며,
    상기 초음파 변환기는, 상기 전기 펄스 생성 장치로부터 전기 펄스 신호를 수신하여 진동하는 압전소자, 그리고 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 전기 펄스 생성 장치는, 주파수 및 전압, 전류 중 하나 이상이 가변 될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력할 수 있도록 형성되는 가변 펄스 생성기, 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 상기 메모리로부터 수신하는 정보 수신기, 그리고 상기 정보 수신기에 의해 수신되는 상기 초음파 변환기의 특성 정보를 기초로 상기 가변 펄스 생성기가 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상이 가변 될 수 있는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 초음파 생성 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 초음파 변환기의 공진 주파수를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 가변 펄스 생성기가 상기 초음파 변환기의 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지는 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 초음파 생성 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 초음파 변환기의 특성 정보는 미리 측정된 상기 압전소자의 초음파 출력 에너지를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 가변 펄스 생성기가 상기 초음파 출력 에너지와 사용자가 선택한 출력 강도를 기초로 산출되는 출력 시간 동안 전기 펄스를 생성하여 출력하도록 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 초음파 생성 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 초음파 변환기의 특성 정보는 상기 압전소자의 고유 임피던스, 그리고 상기 압전소자의 사용시간 및 사용횟수 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 초음파 변환기의 특성 정보에 기초하여 상기 가변 펄스 생성기를 제어하는 초음파 생성 장치.
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US14/371,177 US10043965B2 (en) 2012-01-09 2012-11-08 Ultrasonic wave converter, electric pulse generating device, and ultrasonic wave generating device comprising same
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101723163B1 (ko) * 2015-12-10 2017-04-04 주식회사 코러스트 다중 주파수 출력이 가능한 초음파 생성 장치
KR20230076184A (ko) * 2021-11-24 2023-05-31 주식회사 메타소닉 적층형 반도체의 잠재 불량 스크린 장치 및 그 방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018061942A (ja) * 2016-10-13 2018-04-19 日本電産コパル株式会社 リニア振動モータ
KR102080258B1 (ko) * 2017-10-24 2020-04-07 주식회사 메디퍼스 고강도 선집속 초음파 구동시스템
AU2018434915B2 (en) * 2018-07-31 2024-06-20 C.R. Bard, Inc. Ultrasonic system and methods
US10811208B2 (en) 2018-11-20 2020-10-20 Anram Holdings Performance improvement unit for pulsed-ultraviolet devices
KR102163992B1 (ko) * 2019-02-26 2020-10-12 주식회사 코러스트 개별 주파수 필터가 구비된 초음파 생성 장치
US20230218480A1 (en) * 2021-12-29 2023-07-13 Zeev Vladimir Kitov Electroacoustic Stimulation Device and Method
CN117481752B (zh) * 2023-12-12 2024-08-13 谱创医疗科技(上海)有限公司 一种医疗用超声消融设备控制系统

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4653000A (en) * 1983-09-06 1987-03-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Image signal-processing system based on synthetic aperture technique
JPH0523266Y2 (ko) * 1985-11-11 1993-06-15
US5095890A (en) * 1988-02-09 1992-03-17 Mettler Electronics Corp. Method for sampled data frequency control of an ultrasound power generating system
JP2647714B2 (ja) * 1989-04-28 1997-08-27 オリンパス光学工業株式会社 超音波変換器駆動装置
KR950002062B1 (ko) * 1993-02-05 1995-03-10 주식회사한일초음파 다주파용 초음파 발진기
JP3010591B2 (ja) * 1993-06-01 2000-02-21 松下電器産業株式会社 超音波送信器
JPH09224386A (ja) * 1996-02-15 1997-08-26 Canon Inc 振動波駆動装置の制御装置およびこれを用いた画像形成装置
JP4187366B2 (ja) * 1999-09-28 2008-11-26 株式会社トーショー 散薬供給装置
JP4020559B2 (ja) * 2000-02-04 2007-12-12 オリンパス株式会社 超音波振動子駆動装置
KR100331755B1 (ko) * 2000-03-27 2002-04-09 김채진 초음파 발생장치
US7476233B1 (en) * 2000-10-20 2009-01-13 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Ultrasonic surgical system within digital control
US6894422B2 (en) * 2001-01-09 2005-05-17 Pentax Corporation Ultrasonic-motor control system
JP2002362723A (ja) * 2001-06-04 2002-12-18 Ykk Corp パーツフィーダの制御方法
JP3824919B2 (ja) * 2001-12-06 2006-09-20 アスモ株式会社 超音波モータの制御装置、及び超音波モータの制御方法
JP3848567B2 (ja) * 2001-12-11 2006-11-22 芝浦メカトロニクス株式会社 超音波駆動装置
JP2003305050A (ja) * 2002-04-17 2003-10-28 Olympus Optical Co Ltd 超音波手術装置
AU2009210402A1 (en) * 2002-07-24 2009-09-10 Timi 3 Systems, Inc. Systems and methods for monitoring and enabling use of a medical instrument
JP2004093271A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Koden Electronics Co Ltd 超音波探査装置及び超音波送受波器
US6860852B2 (en) * 2002-10-25 2005-03-01 Compex Medical S.A. Ultrasound therapeutic device
US7369458B2 (en) * 2004-05-10 2008-05-06 Airmar Technology Corporation Transducer identification
JP4347769B2 (ja) * 2004-08-09 2009-10-21 オリンパス株式会社 超音波手術装置及びその異常判断方法
JP2007221924A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Seiko Epson Corp 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動制御方法、および電子機器
US9070856B1 (en) * 2007-06-14 2015-06-30 Misonix, Incorporated Waveform generator for driving electromechanical device
JP5045923B2 (ja) * 2007-11-06 2012-10-10 国立大学法人東京工業大学 音空変換器及びパイロットバルブ及び空圧システム
US8308721B2 (en) * 2008-12-04 2012-11-13 Olympus Medical Systems Corp. Surgical system and surgical method
KR101065579B1 (ko) * 2009-12-14 2011-09-19 양창운 초음파 진동자를 이용한 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101723163B1 (ko) * 2015-12-10 2017-04-04 주식회사 코러스트 다중 주파수 출력이 가능한 초음파 생성 장치
KR20230076184A (ko) * 2021-11-24 2023-05-31 주식회사 메타소닉 적층형 반도체의 잠재 불량 스크린 장치 및 그 방법

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