• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.297.2-297.2
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• 2016

Photoacoustic generation of ultrasound is an effective approach for development of high-frequency and high-amplitude ultrasound transmitters. This requires an efficient energy converter from optical input to acoustic output. For such photoacoustic conversion, various light-absorbing materials have been used such as metallic coating, dye-doped polymer composite, and nanostructure composite. These transmitters absorb laser pulses with 5-10 ns widths for generation of tens-of-MHz frequency ultrasound. The short optical pulse leads to rapid heating of the irradiated region and therefore fast thermal expansion before significant heat diffusion occurs to the surrounding. In this purpose, nanocomposite thin films containing gold nanoparticles, carbon nanotubes (CNTs), or carbon nanofibers have been recently proposed for high optical absorption, efficient thermoacosutic transfer, and mechanical robustness. These properties are necessary to produce a high-amplitude ultrasonic output under a low-energy optical input. Here, we investigate carbon nanotube (CNT)-polydimethylsiloxane (PDMS) composite transmitters and their nanostructure-originated characteristics enabling extraordinary energy conversion. We explain a thermoelastic energy conversion mechanism within the nanocomposite and examine nanostructures by using a scanning electron microscopy. Then, we measure laser-induced damage threshold of the transmitters against pulsed laser ablation. Particularly, laser-induced damage threshold has been largely overlooked so far in the development of photoacoustic transmitters. Higher damage threshold means that transmitters can withstand optical irradiation with higher laser energy and produce higher pressure output proportional to such optical input. We discuss an optimal design of CNT-PDMS composite transmitter for high-amplitude pressure generation (e.g. focused ultrasound transmitter) useful for therapeutic applications. It is fabricated using a focal structure (spherically concave substrate) that is coated with a CNT-PDMS composite layer. We also introduce some application examples of the high-amplitude focused transmitter based on the CNT-PDMS composite film.

• 대한정형외과 초음파학회지
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• 제5권2호
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• pp.94-98
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• 2012

석회화 건염은 건-골 부착부에 침착된 칼슘 수산화 인회석 결정 주위로 염증이 생기는 질환인데 체외충격파치료가 석회화 건염에 대한 비침습적 치료로써 효과적으로 많이 사용되고 있다. 실제 임상에서는 병변 부위에 정확히 체외충격파를 시행하기보다는 주로 촉진과 압통 부위 확인만으로 충격파 시행범위를 정하고 있다. 방사선 투시하에 석회 침착부위에 정확히 체외충격파를 시행하는 것이 임상 결과가 월등히 우수하다는 것은 알려져 있다. 초음파는 간편하고 비싸지 않으며 방사선 피폭이 없으면서 건 질환을 진단하는데 아주 효과적인 진단 기기이지만 체외충격파 치료의 조준에 있어서의 역할은 확립되어 있지 않다. 저자들은 중둔건에 발생한 거대 석회화 건염을 초음파를 이용하여 병변 부위의 위치를 정확히 조준하면서 체외충격파치료를 시행함으로써 석회 침착의 완전 소실을 얻은 증례를 경험하였기에 문헌 고찰과 함께 보고하고자 한다.

• 한국음향학회지
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• 제18권5호
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• pp.68-77
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• 1999

본 논문에서는 고강도 집속형 초음파의 주파수 특성(파형)에 따른 초음파 공동 현상을 억 제하는 효과를 살펴보았다. 본 연구에서는 세가지 파형, 즉, 정현파(1 MHz, 5 MPa), 주파수 변조파(10 ㎲ 동안 1 MHz에서 6 MHz까지 선형적으로 증가, 5 MPa), 비대칭 충격파(기 본 주파수 1 MHz, 양압 12 MPa, 음압 -4 MPa)를 고려하였다. 동일한 강도(833 W/㎠)를 가지는 각 초음파에 노출된 초기 반경이 1 ㎛인 물 속에 있는 공기 기포의 반응을Gilmore bubble dynamic model 및 Church's rectified gas diffusion equation을 이용하여 예측하였다. 기포 진동의 크기는, 정현파에 노출된 경우와 비교하여, 주파수 변조된 초음파의 경우 현저히 감소하였고, 비대칭 충격파의 경우 약간 감소함을 볼 수 있었다. 흥미롭게도 주파수 변조파에 대한 기포의 반응은 변조된 초음파의 주파수 성분이 기포의 공진 주파수(3 MHz) 이상에서는 거의 동일하게 유지되는 것으로 나타났다. 이 사실은 주파수 변조를 현재의 1 MHz부터 6 MHz까지에서 1 MHz부터 3 MHz까지로 줄여도 유사한 공동 억제 효과를 얻을 수 있음을 암시한다. 실용적으로, 비교적 좁은 밴드 폭을 가지는 범용 초음파 변환기를 이 용하여 초음파의 공동 현상 억제 효과를 얻기 위한 주파수 변조를 구현할 수 있음을 의미한다. 본 연구의 결과는 초음파의 적절한 주파수 성분 조절로 초음파의 공동 현상을 일정 수준 억제할 수 있음을 시사한다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.93-93
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• 2018

집속초음파 추출법(Innovative Extraction by Focused Ultrasound, INEFU)은 기존의 추출법에 비교하여 식물세포벽으로부터 기능성 성분을 낮은 온도에서 높은 추출 효율을 얻기 위한 추출공정으로 적용하기 위하여 연구되고 있다. 본 연구에서는 그린커피빈(COFFEA ARABICA SEED)에서 Chlorogenic acid, Caffein, Caffeic acid의 기능성 성분 추출을 위해 INEFU를 적용하여 추출 효율에 미치는 요인을 평가하였다. 추출 변수의 최적화를 위해 추출 온도 및 추출 시간을 요인으로 하여 순차적인 최적화를 진행하였다. 동일한 추출조건에서 저온추출(CEM)과 INEFU를 비교하였을 때 INEFU에서 Chlorogenic acid, Caffein이 각각 2.1 와 2.2배 증가함을 확인하였다. 또한 Caffeic acid는 저온추출(CEM)에서는 추출되지 않았으나, INEFU에서는 추출되는 것으로 확인하였다. 본 연구를 통해 INEFU가 기존의 추출 공정에 비해 기능성 성분 생산에 보다 효과적임을 확인하였다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.94-94
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• 2018

집속초음파 추줄법(Innovative Extraction by Focused Ultrasound, INEFU)은 기존의 추출법에 비교하여 식물세포벽으로부터 기능성 성분을 낮은 온도에서 높은 추출 효율을 얻기 위한 추출공정으로 적용하기 위하여 연구되고 있다. 본 연구에서는 깔라몬딘오렌지(깔라만시, Citrus Madurensis, Citrofortunella microcarpa)에서 Vitamin C와 Polyphenol의 기능성 성분 추출을 위해 INEFU를 적용하여 추출 효율에 미치는 요인을 평가하였다. 추출 변수의 최적화를 위해 추출 온도 및 추출 시간을 요인으로 하여 순차적인 최적화를 진행하였다. 동일한 추출조건에서 저온추출(CEM)과 INEFU를 비교하였을 때 INEFU에서 Vitamin C는 고순도로 26배 증가하여 추출되는 것을 확인하였다. 또한 Polyphenol는 저온추출(CEM)에서는 polyphenol이 극소량 추출되었으나, INEFU에서는 Feruric acid가 10.3배 증가하여 추출되는 것으로 확인하였다. 본 연구를 통해 INEFU가 기존의 추출 공정에 비해 기능성 성분 생산에 보다 효과적임을 확인하였다.

• 대한자기공명의과학회:학술대회논문집
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• 대한자기공명의과학회 2006년도 제11차 학술대회
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• pp.59-59
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• 2006

• 한국음향학회지
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• 제35권6호
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• pp.452-465
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• 2016

본 연구에서는 의료 치료용으로 고강도 집속 초음파를 발생시킬 수 있는 오목한 환상형 배열 트랜스듀서의 구조를 최적설계하였다. 트랜스듀서는 곡률반경으로 40 mm를 가지는 여러 개의 동심원 채널로 이루어진 위상배열 구조이다. 구조 설계를 위해 트랜스듀서의 음장을 해석할 수 있는 이론식을 유도하였으며, 이론식 계산 결과의 타당성을 유한요소해석 결과와 비교함으로써 검증하였다. 배열 트랜스듀서의 기하학적 초점 이외 지점에서의 동적 집속 가능 유무도 함께 확인하였다. 또한 음장 내 원하지 않는 지점에 발생하는 그레이팅 로브의 레벨은 트랜스듀서의 채널수와 주파수와의 관계를 이용하여 개선될 수 있음을 확인하였다. 따라서 정점으로부터 특정 범위 내에 주엽이 존재하면서 그레이팅 로브를 포함한 최대 부엽의 크기를 체계적으로 줄일 수 있도록 트랜스듀서 구조를 최적 설계하였다. 설계된 구조는 모든 집속 지점에서 목표를 만족하는 성능을 보였다.

• Medical Lasers
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• 제8권2호
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• pp.59-63
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• 2019

Background and Objectives High-intensity focused ultrasound (HIFU) has been developed as an effective, non-invasive, skin-tightening method in response to the increasing demand for improvements in skin laxity and tightening with minimal risk and recovery time. This study evaluated the efficacy and safety of HIFU for non-invasive skin tightening of crow's feet wrinkles, with the aim of determining how long the tightening can be maintained. Materials and Methods Between January and March 2019, 21 female patients with crow's feet wrinkles were treated with HIFU. The treatment involved 200 shots, three times every 2 weeks. Three blinded, experienced plastic surgeons and patients evaluated satisfaction at 2 weeks after the first procedure, 2 weeks after the second procedure, 2 weeks after the third procedure, and 6 weeks after the first procedure based on photographs according to the Global Aesthetic Improvement Scale (GAIS). The Friedman test was used to compare data. Results Of the 21 patients treated using HIFU, one was lost to follow-up for nonstudy-related reasons. Therefore, 20 patients were evaluated and ranged in age from 28 to 48 years. Plastic surgeons' GAIS scores were 2.6, 2.3, 1.7, and 1.3 and patients' GAIS scores were 2.6, 2.2, 1.8, and 1.4 at 2 weeks after the first procedure, 2 weeks after the second procedure, 2 weeks after the third procedure, and 6 weeks after the third procedure. No serious adverse effects were observed. Conclusion The aging face with crow's feet wrinkles can be improved by using HIFU, while minimizing epidermal and dermal injury.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권3호
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• pp.217-231
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• 2003

상보적인 특성을 갖는 골레이 수열을 이용하여 코드화된 신호를 송신하는 것은 SNR과 침투도를 향상시킬 수 있는 효과적인 방법이다. 그러나 각 주사선을 형성하기 위해 두 개의 상보적인 이진 코드를 연속하여 두 번 송신하기 때문에 프레임 율이 반으로 감소하게 된다 특히 이 방법은 측방향 해상도를 향상시키기 위해 다중 집속 기법(multi-zone focusing method)을 적용하면 송신 집속점의 개수에 따라 송신 횟수가 늘어나므로 프레임 율(frame rate)이 크게 저하된다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 변형된 직교 골레이 코드를 이용한 동시 다중 송신 집속 기법을 제안하였다 제안한 방법은 프레임 율의 저하 없이도 두 쌍의 직교 골레이 코드를 사용하여 서로 다른 위치에 동시에 송신 집속할 수 있다. 그리고 수신시에 정합 과정을 통해 분리, 압축한 다음 일반적인 다중 집속 기법과 같이 집속된 빔들을 결합함으로써 기존의 골레이 코드를 사용하는 송신 고정 집속 기법과 같은 프레임 율을 유지하면서도 측방향 해상도를 개선할 수 있다. 실제 초음파 영상을 위해 송신 신호로 사용되는 골레이 코드는 전송 전력 효율(Transmit Power Efficiency)을 높일 수 있도록 변형되었다. 컴퓨터 모사 실험과 실제 실험 결과는 제안한 방법이 기존의 방법에 비해 매우 향상된 측방향 해상도와 침투도를 갖는 초음파 영상을 제공한다는 것을 보여준다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권6호
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• pp.441-446
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• 2014

A 3D ultrasound image is desired in many medical examinations. However, the implementation of a 2D array, which is needed for a 3D image, is challenging with respect to fabrication, interconnection and cabling. A 2D sparse array, which needs fewer elements than a dense array, is a realistic way to achieve 3D images. Because the number of ways the elements can be placed in an array is extremely large, a method for optimizing the array configuration is needed. Previous research placed the target point far from the transducer array, making it impossible to optimize the array in the operating range. In our study, we focused on optimizing a 2D sparse array transducer for 3D imaging by using a simulated annealing method. We compared the far-field optimization method with the near-field optimization method by analyzing a point-spread function (PSF). The resolution of the optimized sparse array is comparable to that of the dense array.