정재초음파를 이용하면 유체에 잠겨 있거나 유체를 따라서 흐르는 미세 입자의 조작이 가능하다. 정재초음파 장이 입자에 힘을 작용하여 입자를 음압마디 또는 반음압마디로 이동시킨다. 본 연구에서는 정재초음파의 주파수를 조정함으로써 유동 중 미세 입자의 위치를 제어하는 방법을 제안하고자 한다. 이를 위해 먼저 수침형 초음파 트랜스듀서를 이용하여 폭 수 밀리미터의 미세 채널을 가지는 정재초음파 발생시스템을 구성하였다. 제안한 발생시스템을 이용하여 주파수 2 MHz부터 2.5 MHz까지 영역에서 정재초음파 장을 발생시키고, 물을 따라 흐르는 수 마이크로미터 내외의 탄화규소 입자가 음압 마디로 잘 이동함을 확인하였다. 이때, 미세 채널의 폭과 주파수가 입자의 거동에 미치는 영향을 관찰하였으며, 주파수가 미세입자의 이동 위치를 결정하는 중요한 파라미터임을 확인하였다. 결과적으로, 초음파의 주파수를 조정함으로써 입자의 이동 위치를 제어할 수 있음을 실험을 통해 확인하였으며 최대 범위는 약 261 마이크로미터이다. 본 연구로부터 유체내의 입자 조작에 있어서 정재초음파의 다양한 응용 가능성을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 정재파를 이용하여 양방향 구동이 가능한 새로운 형태의 초음파 리니어 모터를 개발하였다. 이론적으로 모터의 작동 구조를 도출한 다음, 유한요소법을 이용하여 모터의 구체적인 구조를 설계하였다. 위 결과를 바탕으로 초음파 리니어 모터 시험편과 구동회로를 제작하여 구동실험을 행함으로써, 본 연구에서 제안한 새로운 구조의 타당성을 확인하였다.
본 연구에서는 원활한 정재파 생성과 양방향 구동이 가능한 새로운 형태의 초음파 리니어 모터를 제작하고, 그 특성을 평가하였다 본 연구에서 제안한 모터는 $\lambda/4$ 간격으로 이빨 구조를 가지는 스테이터의 상, 하부에 압전소자를 $90^\circ$ 의 위치 위상차를 갖도록 부착한 형태의, 상, 하부 압전소자에 각각 동위상, 180도의 시간 위상차를 가지는 교류 전압을 인가함으로써 양방향 구동이 가능하도록 하였다. 또한 원활한 정재파를 생성할 수 있는 최적의 구조를 결정하기 위해, 여러 가지 형태의 경계조건들에 대해 유한요소해석법을 이용하여 모델링하여 각 이빨들의 변위를 관찰함으로써 각각의 구조에 대해 타당성을 검증하였다. 위 결과를 바탕으로 세 종류의 초음파 리니어 모터를 제작하여 구동실험을 하였고, 실험 결과에 따라 속도와 추력 및 양방항성이 가장 우수한 최적의 구조를 결정하였다. 본 연구에서 제작한 모터는 최대 82.4cm/s의 속도와 0.46N의 추력을 가졌다.
Micro particles in fluid can be manipulated by using ultrasonic standing wave since the ultrasound makes particles move by means of its acoustic radiation force. This work concerns the micro particle manipulation system using ultrasonic standing wave which consists of a microchannel, a reflector, and an ultrasonic transduer. In the present system, the effects of the structural elements should be carefully considered to comprehend the system and find the optimal operational condition. In this investigation, finite element analysis was employed to analyze the system. Some interesting characteristics on the reflector thickness, the channel width, and the operational frequency were observed. Several experimental results were compared with the analytic results. Consequently, this work solidifies the importance of those system parameters and reveals the possibility of various applications of the particle manipulation using ultrasonic standing wave.
Micro particles in fluid can be manipulated by using ultrasonic standing wave since the ultrasound makes particles move by means of its acoustic radiation force. This work concerns the micro particle manipulation system using ultrasonic standing wave which consists of a microchannel, an adaptive layer, a reflector, and an ultrasonic transduer. In the present system, the effects of the structural elements should be carefully considered to comprehend the system and find the optimal operational condition. In this investigation, finite element analysis was employed to analyze the system. Some interesting characteristics on the reflector thickness, the channel width, and the operational frequency were observed. Several experimental results were compared with the analytic results. Consequently, this work solidifies the importance of those system parameters and reveals the possibility of various applications of the particle manipulation using ultrasonic standing wave.
한우산업의 국제경쟁력 향상과 소비자가 요구하는 고급육을 생산하기 위해서는 도축전에 살아있는 가축으로부터 육질과 육량을 판정할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다. 생체상태에서 도체특성을 추정할 수 있는 기술로서는 초음파, X-선 및 핵자기공명 등이 있지만 실용화가 가능한 방법으로는 초음파 기술을 대표할 수 있다. 초음파 기술을 이용하여 살아있는 소의 등지방두께와 등심단면적을 추정하는데에 대해서는 높은 정확도를 갖고 있어 일부 국가의 종축선발 기관이나 비육장에서는 정육생산능력을 예측하는데 효과적으로 이용하고 있지만 근내지방도의 추정능력과 실용화는 아직 연구단계에 있다. 우리나라의 초음파 기술 이용실태는 아직 연구단계에 있다고 할 수 있지만 1990년대에 접어들면서 학계와 연구계 및 산업현장에서 기기의 정확도를 향상시키고 현실에 적합한 기기를 개발하고자 노력하고 있으므로 그 효과는 곧 가시화될 것으로 기대된다.
본 논문에서는 분포정수선로의 간단한 모델을 이용해서, 외부에서 진동을 가했을 때 에 뼈 표면에서 발생하는 굴곡파의 전파속도와 종파의 전파속도를 구할 수 있는 새로운 측 정원리를 제안했다. 이 측정원리를 이용해서, 봉(brass, polymethylmethacrylate)표면에 발생 하는 정재파에 대한 속도의 공간분포를 laser Doppler법으로 측정해서, 각각의 주파수에 대 한 전파속도를 구했다. 이 새로운 측정방법은 in vivo에서 초음파 Doppler법을 이용해서 뼈 의 이상(골다공증, osteoporosis)진단의 가능성을 제시했다.
근골격계 초음파는 오랜 기간 동안 다양한 정형외과적 질환의 진단을 위해 유용하고 간단한 방법으로 사용되어 왔다. 일반적으로 MRI가 해부학적 구조나 변이를 발견하기 위한 가장 좋은 방법으로 알려져 있으나 건이나 신경의 탈구 또는 아탈구 등과 같은 동적인 조건의 경우에는 초음파, 특히 동적 초음파의 유용성에는 미치지 못하는 것으로 알려져 있다. 본원에서는 주관 증후군 유사 증상을 보인 환자에서 동적 초음파 검사를 이용하여 척골 신경 아탈구를 확인한 후, 척골 신경 이전술을 시행하여 만족스러운 결과를 보여, 주관 증후군과 유사한 증상을 유발하는 척골 신경 아탈구 환자에게 동적 초음파의 이용은 매우 유용한 방법으로 생각하여 그 증례를 보고하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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