• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제25권8호
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• pp.1038-1048
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• 2022

Ultrasound is one of the effective methods for skin treatment. The skin penetration depth of the ultrasound depends on the ultrasonic frequency, that is, when the ultrasonic frequency is high, the depth is shallow. We have developed a transducer which can generate effectively 3 different ultrasonic frequencies removing interference between 3 types of frequencies according to impedance matching technology. The generated powers of transducer are 40.67W at 3.MHz, 17.46W at 11.7 MHz, and 14.79W at 21.5 MHz. The signal interference between the three frequencies is designed so that they do not interfere with each other by separating the signals using the SPDT (Single Pole, Double Throw) switch. The developed hybrid ultrasound transducer can be applied in skin care or skin treatment and beauty therapy.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.41-45
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• 2006

The fabrication process of fiber placement system of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) requires real time process control and reliable inspection to ensure quality by preventing defects such as delamination and void. Therefore, novel non-contact inspection technique is required during the non-destructive evaluation in a fiber placement system. For the inspection of delamination in CFRP, various methods to receive laser-generated ultrasound were applied by using piezoelectric transducer, air-coupled transducer, wavelet transform and scanning laser ultrasonic technique. Laser-generated ultrasound was received with a conventional piezoelectric sensor in contacting manner. Then signal characteristics due to defects were analyzed to find a factor for detecting defects. Air-coupled transducer was used for reception of laser-generated guided wave using linear slit array in order to generate high frequency guided wave. And line scan technique was used to confirm the capability of on-line application. The high frequency component of laser-generated guided wave received with piezoelectric sensor disappeared after propagating through delamination region. Nevertheless, it was failed to receive high frequency guided wave in using air-coupled transducer. The first peak of the frequency spectrum under 100kHz in the delamination region is higher than in the sound region. By using this feature, the line scanned frequency data were acquired in fully non-contact generation and reception of ultrasound. This method was proved as useful technique for detecting delamination in CFRP.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제29권2E호
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• pp.73-85
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• 2010

In the diagnostic ultrasound (US) transducer technology, the high frequency US(HFUS) transducer over 20 MHz is one of the current issues to be pursued for better resolution with the expense of penetration. HFUS single element transducers and the mechanical scanning systems for imaging are reviewed, and HFUS array transducers are also briefly summarized. HFUS applications such as the human applications in ophthalmology and dermatology and small animal applications for research purposes are reviewed with vascular and blood imaging in this paper.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제25권8호
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• pp.1022-1037
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• 2022

It is important to develop a transducer that generates uniform output power through frequency control of the HIFU at 4 MHz frequency for the high intensity focused ultrasound (HIFU) skin diseases treatment. In this paper, a 4 MHz frequency band HIFU system for skin disease treatment was designed, manufactured and developed. In HIFU, even for the ultrasonic vibrator in the 4 MHz frequency band, the characteristics of the output power of the HIFU are different depending on the difference in the thickness of the PZT material. Through the development of a system amplifier, the sound output of the HIFU transducer was improved to more than 48 W and uniform output power control was possible. And, it is possible to control the output power even in a frequency band of 4.0 to 4.7 MHz, which is wider than 4.0 MHz, and shows the resonance frequency of the transducer. The maximum output power for each frequency was 49.969 W and the minimum value was 48.018 W. The maximum output power compared to the minimum output power is 49.969 W, which is uniform within 4.1%. It was confirmed that the output power of the HIFU through the amplifier can be uniformly controlled in the 4 MHz frequency band.

• 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.

• 한국음향학회지
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• 제39권1호
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• pp.16-23
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• 2020

고강도 집중 초음파(High-Intensity Focused Ultrasound, HIFU) 치료에서 HIFU 초점의 효과적인 위치 파악은 안전한 치료 계획을 개발하는 데 중요하다. 자기 공명 영상 유도 HIFU(Magnetic Resonance Imaging guided HIFU, MRIgHIFU)는 HIFU 초점을 영상화하여 치료 중에 초음파 경로를 시각화 할 수 있지만 초음파 이미징 유도 HIFU(Ultrasound imaging guided HIFU, USIgHIFU)에서는 어려움이 있다. 본 연구에서는 USIgHIFU에 대해 HIFU 초점을 영상화할 수 있는 실시간 초음파 빔 시각화 기법을 제시 하였다. 제안 된 방법에서, 음향 강도(Ispta < 720 mW/㎠) 아래의 이미징 초음파 변환자의 동일한 중심 주파수를 갖는 짧은 펄스가 HIFU 변환기를 통해 전송되고, HIFU 빔 경로를 시각화하기 위해 수신 신호는 동적 수신 포커싱 및 후속 에코 처리를 거쳤다. 소 혈청 알부민 젤 팬텀을 이용한 생체외 실험으로부터, HIFU 빔 경로는 낮은 음향 강도 (Ispta = 94.8 mW/㎠)에서도 명확히 영상화 할 수 있었고 HIFU 초점은 손상이 생성되기 전에 성공적으로 시각화하였다. 이 결과는 제안 된 초음파 빔 경로 시각화 방법이 USIgHIFU 치료에서 원치 않는 조직 손상을 최소화하면서 실시간으로 HIFU 초점을 영상화하는 데 사용될 수 있음을 나타낸다.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권2호
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• pp.112-119
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• 2015

고해상도 분자 영상이 가능한 광음향 현미경의 공간해상도는 초음파 변환기에 의해 결정되기 때문에 높은 동작 주파수, 광대역, 높은 신호 수신 효율을 갖는 광음향 수신 변환기는 고성능 광음향 현미경에 필수적이다. Polyvinylidene fluoride (PVDF)는 이러한 광음향 수신 변환기 성능 확보가 가능한 압전소재이다. 그러나 PVDF는 낮은 음향 임피던스로 인해 사용되는 흡음층에 의해서 중심주파수 및 대역폭이 영향을 받게된다. 본 논문에서는 광음향 현미경에 적합한 PVDF 기반 고주파수 초음파 수신 변환기의 최적 흡음층 소재의 음향 임피던스가 최종 변환기 성능에 어떠한 영향을 주는지에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 EPO-TEK 301, E-Solder 3022, RTV를 각각 흡음층 물질로 사용하여 고주파수 초음파 수신 변환기를 제작하고 그 음향 특성을 평가하였다. 제작된 변환기의 공간해상도를 평가하기 위해 $25{\mu}m$ 직경을 갖는 철심을 표적으로 사용하여 영상을 획득하였으며, 실험을 통해 얻은 펄스-에코 신호 크기 및 중심주파수, -6 dB 대역폭, 공간해상도 평가를 통해 PVDF의 음향 임피던스보다 약간 높은 음향 임피던스를 갖는 EPO-TEK 301이 가장 적합한 흡음층 물질임을 알 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제22권8호
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• pp.622-628
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• 2003

최근 안과 또는 피부과의 의료진단분야에 도입하기 위한 수십 μm 이하의 높은 공간분해능을 갖는 수십 MHz 대역의 초음파 트랜스듀서에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다. 본 해설에서는 그 연구의 배경 및 트랜스듀서의 구조와 특성, 그리고 그것을 이용하여 얻은 영상에 대하여 간략하게 소개하였다.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권9호
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• pp.1289-1294
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• 2018

The present study aims to investigate experimentally and theoretically thermal ablation in soft tissues by using high intensity focused ultrasound (HIFU) to assess tissue damage during HIFU thermotherapy. The HIFU field was calculated by solving the axisymmetric Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov equation from the frequency-domain perspective. The temperature field was calculated by solving Pennes' bioheat transfer equation, and the thermal dose required to create a thermal lesion was calculated by using the thermal dose formula based on the thermal dose of a 240-min exposure at $43^{\circ}C$. In order to validate the simulation results, we performed thermal ablation experiments in a tissue-mimicking phantom and ex-vivo porcine liver for two different HIFU source conditions by using a 1.1-MHz, single-element, spherically focused HIFU transducer. The small difference between the measured and the predicted lesion sizes suggests that the implementation of the numerical model used here should be modified to iteratively allow for temperature-dependent changes in the physical properties of tissues.

• 한국음향학회지
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• 제33권5호
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• pp.300-308
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• 2014

광음향 영상은 조직의 형태학적 정보뿐만 아니라 병리학적 정보도 함께 제공할 수 있어 죽상동맥경화증 진단에 유용하게 사용될 수 있다. 높은 해상도의 광음향 영상을 획득하기 위해서는 광음향 신호를 수신할 초음파 변환기가 고주파수 및 광대역 특성을 가져야만 한다. 또한 죽상동맥경화증 진단을 위해서는 혈관에 변환기를 직접 삽입하여 광음향 영상 신호를 획득해야하기 때문에 그 크기가 1 mm 이하가 되어야만 한다. 본 논문에서는 PVDF 압전 소재를 이용하여 혈관내 광음향 영상을 위한 고주파수, 광대역 특성을 갖는 초음파 변환기 제작이 가능함을 보였다. 개발한 광음향 수신 변환기는 단일소자이며 구경은 $0.5{\times}0.5mm$이고 전체 변환기 크기는 직경이 1 mm이내가 되도록 하였다. 작은 크기로 인해 형태학적 빔집속이 아닌 자연집속 깊이를 조절하여 관심영역(1~5 mm)에서 빔집속이 되도록 설계하였다. 제작한 혈관내 광음향 수신 변환기의 주파수 특성을 펄스-에코 응답실험을 통해 알아보았다. 제작된 변환기는 -6 dB 대역폭이 40.1~112.8 MHz이며, 중심 주파수가 76.83 MHz인 고주파수 및 광대역 특성을 갖는다는 것을 실험적으로 확인하였다.