초록 ▼

초음파의 동력적인 응용분야중 외과수술용 초음파 메스는 뛰어난지혈효과와 사용의 간편성 등으로 그 사용이 증가하고 있다. 그러나, 수술대상에 따라 사용하는 초음파의 최적 주파수가 다르다는 점 때문에 수술대상에 맞는 복수의 초음파 메스가필요한 것이 현재의 문제점이다.따라서, 본 연구에서는 다층구조의 압전체의 전기단자에 전기적인 부하를 가하는 방법을 사용하여 주파수가변형 다층구조 초음파 메스를 제안하고, 압전체의 전기단자의 부하상태까지 고려할 수 있는 전송선로형 등가회로를 도출하여 주파수 특성 및 진동속도분포를 계산한 결과 측정

초음파의 동력적인 응용분야중 외과수술용 초음파 메스는 뛰어난지혈효과와 사용의 간편성 등으로 그 사용이 증가하고 있다. 그러나, 수술대상에 따라 사용하는 초음파의 최적 주파수가 다르다는 점 때문에 수술대상에 맞는 복수의 초음파 메스가필요한 것이 현재의 문제점이다.따라서, 본 연구에서는 다층구조의 압전체의 전기단자에 전기적인 부하를 가하는 방법을 사용하여 주파수가변형 다층구조 초음파 메스를 제안하고, 압전체의 전기단자의 부하상태까지 고려할 수 있는 전송선로형 등가회로를 도출하여 주파수 특성 및 진동속도분포를 계산한 결과 측정치와 좋은 일치를 보였다. 또한, 실제적인 초음파 트랜스듀서의 구동에 있어서 종래의 방법으로는 트랜스듀서의 음향적특성에 영향을 주거나, 자동으로 발진주파수를조정하는 범위가 한정되어 있어 본 연구에서와 같이 넓은 주파수 대역의 주파수 조정에는그 회로의 개선이 요구되고 있어, 발진주파수가 넓은 주파수 대역에서 자동으로 조정되는발진회로를 설계 및 구성한 결과 넓은 주파수 영역에 대하여 조정가능한 회로의 조건을 구하였다.본 연구의 결과는 의용 초음파 분야 뿐만 아니라 산업용 초음파 기기에도 넓게 응용될수 있다. 특히 본 연구에 의해 개발된 주파수 가변 메스를 이용하면, 물체의 주파수에 따른절단 특성 등을 측정할 수 있게되어 초음파 산업 뿐만 아니라 물질의 물성 연구에도 큰 기여를 할 것으로 기대되며, 본 연구에서 개발한 주파수가변 초음파 트랜스듀서를 비파괴 탐상 및 초음파 진단장치 등에 적용한다면 초음파 산업의 영역을 더욱더 넓히는 계기가 될 것으로 기대된다.

Abstract ▼

Ultrasonic knives have been successfully used for the surgery ofmany medical fields. However, the conventional ultrasonic knives for surgical operationcannot be controlled its resonant frequency. So if the material to cut has differentcharacteristic impedance then different ultrasonic knif

Ultrasonic knives have been successfully used for the surgery ofmany medical fields. However, the conventional ultrasonic knives for surgical operationcannot be controlled its resonant frequency. So if the material to cut has differentcharacteristic impedance then different ultrasonic knife will be needed. Because theoptimum driving frequency of ultrasonic knife is different by characteristic impedance ofmaterial.In this work, using a frequency variable ultrasonic transducer made of multi-layeredPZT vibrator, a frequency controllable ultrasonic knife was suggested. The design andcomputation principles were also derived.For this work, firstly, the characteristics of this ultrasonic knife was analyzed bytransmission line model equivalent circuit which can consider the load state in theelectric port, and the free admittance characteristics and vibrational velocity distributionswere obtained.Secondly, we designed and made the frequency controllable electrical oscillator fordriving this ultrasonic knife. As a result, the experiment showed a good agreementwith the prediction.Applications of a frequency controllable ultrasonic device are, for example, SONARsystem, ultrasonic scanning device, NDE, cutting device, and, etc.Especially, as using a frequency controllable ultrasonic device, a SONAR system cancarry out its duty without any interference of other SONAR systems. and cut differentmaterial with one ultrasonic cutting device.Therefore, it is expected that the result of this work can be applied widely.

목차 Contents

• 1. 서론...8
• 2. 연구방법 및 이론...9
• 2-1. 등가회로의 도출...9
• 2-2. 호온...13
• 2-3. 주파수가변형 다층구조 초음파 메스...14
• 2-3-1. 입력어드미턴스의 계산...14
• 2-3-2. 진동속도 분포의 계산...19
• 2-4. 발진회로...19
• 2-4-1. 발진회로의 원리...19
• 2-5. 실험...20
• 2-5-1. 주파수가변형 다층구조 초음파 메스의 구조...20
• 2-5-2. 입력어드미던스의 측정장치...23
• 2-5-3. 진동속도의 실험장치...23
• 3. 결과...27
• 3-1. 입력어드미턴스의 결과...27
• 3-2. 진동속도의 결과...27
• 3-3. 자주발진주파수와 대역폭의 결정...27
• 3-4. 진동속도폭의 구동전압특성 측정...31
• 3-5. 자주발진기의 여진주파수와 진동속도의 측정...31
• 4. 고찰...33
• 4-1. 입력어드미턴스...33
• 4-2. 진동속도...33
• 4-3. 정합회로의 검토...33
• 4-4. 장래의 전망...34
• 5. 결론...35
• 6. 인 용 문 헌...35
• 7. 연구수행관련 논문발표 목록서...37
• 8. 자 체 평 가 서...38