치과 임플란트 수술용 고출력 초음파 수술기 설계 및 제작 (Design and Fabrication of a High Power Piezoelectric Ultrasonic Surgery Unit for Dental Implantation)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 30권 / 10호 / 656 ~ 664페이지
· 저자명 : 김나리, 전대우, 김진호, 김선욱, 황종희, 이정배, 최성재, 임대진, 이영진

초록

본 연구에서는 압전형 초음파 수술기의 구조를 트랜스듀서/팁으로 구성된 2단계 구조에서 트랜스듀서/부스터/팁으로 구성된 3단계 구조로 재설계하였다. 부스터의 추가로 트랜스듀서에서 발생되는 변위 및 힘을 향상시키고, 팁의 형상이 바뀌더라도 부스터만 변경하여 팁 호환성을 높일 수 있는 압전형 초음파 수술기를 최적 설계 하고 제작을 통해 출력 특성을 검증하였다. 출력 특성을 향상시키기 위해 트랜스듀서를 설계한 후 부스터를 추가하여 최적화를 수행한 결과 공진주파수 24.96 kHz, 변위 14.27 ㎛, 힘 2.81 MPa로 분석되었다. 초음파 수술기의 최적화 결과를 바탕으로 시제품을 제작하여 성능을 평가한 결과 상용 제품 대비 54% 성능이 향상되었고, 절삭력은 6% 개선되었다.

영어초록

This paper presents the design and fabrication of a high power piezoelectric ultrasonic surgery unit formulti-purpose dental implantation. A conventional piezoelectric ultrasonic surgery units consists of a transducer and a tip.
However, the drawback of this simple structure is that the output performance of the transducer considerably changeswith the change of the tips. An ultrasonic surgery unit that has an additional booster between the transducer and thetip can solve this problem to some extent; for this, an optimal structural design for the transducer is required. We usedthe Bolted Langevin Transducer (BLT) as the basic transducer; it consists of piezoelectric ceramics and a metal body.
It’s structure was optimized using mathematical methods to determine the length and radius of the tail and head masses.
Additionally, the booster was also subjected to the same methods. Using these mathematical methods, optimal results interms of the resonance frequency (24.96 kHz), displacement (14.27 ㎛), and pressure (2.8 MPa), could be obtained. Thevalidity of this proposed surgery unit was confirmed experimentally, exhibiting a cutting force of around 7% higher thanthat of a conventional surgery unit.

참고자료

· 없음