Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference (한국전기전자재료학회:학술대회논문집)

The Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers (한국전기전자재료학회)
권호 표지

The Piezoelectric Ultrasonic Cutter Using A Transverse Vibration Mode

횡 진동 모드를 이용한 압전 초음파 커터

  • Lee, Won-Hee (Korea Institute Science and Technology, Thin film material research center) ;
  • Kang, Chong-Yun (Korea Institute Science and Technology, Thin film material research center) ;
  • Kim, Hyun-Jai (Korea Institute Science and Technology, Thin film material research center) ;
  • Ju, Byeong-Kwon (Korea University, Department of electrical and Electronics engineering) ;
  • Yoon, Seok-Jin (Korea Institute Science and Technology, Thin film material research center)
  • 이원희 (한국과학기술연구원 박막재료연구센터) ;
  • 강종윤 (한국과학기술연구원 박막재료연구센터) ;
  • 김현재 (한국과학기술연구원 박막재료연구센터) ;
  • 주병권 (고려대학교 전기전자공학과) ;
  • 윤석진 (한국과학기술연구원 박막재료연구센터)
  • Published : 2010.04.01
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Abstract

본 연구에서는 압전체의 횡 진동모드를 이용한 압전 초음파 진동자를 설계 분석하였다. 이전의 란쥬반 진동자는 진동을 얻기 위하여, 복수의 원판 또는 사각판 형태의 압전 세라믹을 서로 반대 방향으로 분극하여 마주 보도록 설치한 후 전기적으로 병렬로 연결하고 상단 및 하단에 금속부을 부착하여 전체를 볼트로 조인 복잡한 구조와 큰 출력 파워를 갚는 반면, 본 연구에서는 판상형의 압전소자와 일체형 금속진동체를 이용하여 기계적 출력 파워 조절이 용이한 구조의 압전 진동자를 고안하여, 압전진동자의 횡 진동 모드를 이용함으로써 신뢰성과 정확도가 높고 진동효율이 최대가 되도록 설계하였다. 설계 개발된 압전 진동자는 진동의 크기 조절이 용이하여 일반 진동자 뿐 만 아니라, 외과 및 안과 수술에 있어서 인체조직이나 각막상피의 활성화를 유지한 상태에서 안전하게 절개 및 분리 시술용 진동자로 사용 할 수 있는 이점이있다. 압전 진동자는 유한요소법 시뮬레이션 프로그램 (ATILA 5.2.4)을 이용하여 설계를 하였으며 압전소자의 두께는 각각 0.2 mm, 0.5 mm로 제작하여 시뮬레이션 결과와 제작된 샘플의 특성을 비교하였고, 변위측정은 칼날을 결합 한 상태에서 공진 주파수대역 부근 주파수별로 측정 비교하였다.

Keywords