Cu-Ti thin films were fabricated using a combinatorial sputtering system to realize highly sensitive surface acoustic wave (SAW) devices. The Cu-Ti sample library was grown with various chemical compositions and electrical resistivity, providing important information for selecting the most suitable materials for SAW devices. Considering that acoustic waves generated from piezoelectric materials are significantly affected by the resistivity and density of interdigital transducer (IDT) electrodes, three types of Cu-Ti thin films with different Cu contents were fabricated. The thickness of the Cu-Ti thin films used in the SAW-IDT electrode was fixed at 150 nm. As the Cu content of the Cu-Ti films was increased from 31.2 to 71.3 at%, the resistivity decreased from 10.5 to 5.8 × 10-5 ohm-cm, and the density increased from 5.5 to 7.3 g/cm3, respectively. A SAW device composed of Cu-Ti IDT electrodes resonated at exactly 143 MHz without frequency shifts, but the full width at half maximum (FWHM) values of the resonant frequency gradually increased as the Cu content increased. This means that although the increase in Cu content in the Cu-Ti thin film helps to improve the electrical properties of the IDT electrode, the increased density of the IDT electrode deteriorates the acoustic performance of SAW devices.

We report potentiometric performances of ion-to-electron transducer based on reduced graphene oxide (RGO) for application of all-solid-state potassium ion sensors. A large surface area and pore structure of RGO are obtained by a hydrothermal self-assembly of graphene oxide. The extensive electrochemical characterization of RGO solid contact at the interface of ionselective membrane and gold electrode shows that the potassium ion-selective electrode based on RGO had a high sensitivity (53.34 mV/log[K+]), a low detection of limit (− 4.24 log[ K+], 0.06 mM) a good potential stability, and a high resistance to light and gas interferences. The potentiometric K+- sensor device was fabricated by combining of screen-printed electrodes and a printed circuit board. The K+- sensor device accurately measures the ion concentration of real samples of commercial sports drinks, coke and orange juice, and then transfers the collected data to a mobile application through a Bluetooth module. The screen-printed ion sensors based on RGO solid contact show a great potential for real-time monitoring and point-of-care devices in human health care, water-treatment process, and environmental and chemical industries.

Periodontal diseases have been associated with the development of cardiovascular diseases. Accumulating evidences have indicated that Porphyromonas gingivalis , a major periodontopathic pathogen, plays a critical role in the pathogenesis of atherosclerosis. In the present study, we demonstrated that P. gingivalis lipopolysaccharide (LPS) increases the mRNA and protein expression of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in rat vascular smooth muscle cells. We showed that the MMP-9 expression induced by P. gingivalis LPS is mediated by the activation of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) in vascular smooth muscle cells. Furthermore, the inhibition of STAT3 activity reduced P. gingivalis LPS-induced migration of vascular smooth muscle cells. Overall, our findings indicate that P. gingivalis LPS stimulates the migration of vascular smooth muscle cells via STAT3-mediated MMP-9 expression.

We demonstrate optical cross-sectional imaging system implemented with high-resolution interferometry and present oral diagnostic imaging results obtained without any physical sectioning. High-resolution interferometry could be performed with utilizing broadband optical source and employment of beam scanning device to high-resolution interferometer constitutes optical imaging system for non-invasive cross-sectional view at real-time. The optical imaging system is implemented with fiber-optic devices for compactness and optical probe head is realized by using single mode optical fiber and miniaturized actuator, which is properly designed for the application to dental imaging. The basic performance of the optical imaging system, for example, such as resolution, imaging depth, and sensitivity is suggested to prove high-resolution optical imaging performance. Feasibility of the developed optical imaging system performance in the application of dental diagnostic is proved with demonstrating non-invasively obtained cross-sectional images. The imaging quality suggested in the images could be applied to assessment of oral diseases and used for alternative imaging modality to X-ray diagnostic method overcoming disadvantage of low-image resolution. The imaging performance enabling real-time image reconstruction also could be exploited as early oral diagnostic apparatus prior to microscopic observation under H&E staining.

In a split beam echo sounder, the transducer design needs to have minimal side lobes because the angular position and level of the side lobes establishes the usable signal level and phase angle limits for determining target strength. In order to suppress effectively the generation of unwanted side lobes in the directivity pattern of split beam transducer, the spacing and size of the transducer elements need to be controlled less than half of a wavelength. With this purpose, a 50 kHz tonpilz type transducer with a half-wavelength diameter in relation to the development of a split beam transducer was designed using the equivalent circuit model, and the underwater performance characteristics were measured and analyzed. From the in-air and in-water impedance responses, the measured value of the electro-acoustic conversion efficiency for the designed transducer was 51.6%. A maximum transmitting voltage response (TVR) value of 172.25dB re 1μPa/V at 1m was achieved at 52.92kHz with a specially designed matching network and the quality factor was 10.3 with the transmitting bandwidth of 5.14kHz. A maximum receiving sensitivity (SRT) of -183.57dB re 1V/μPa was measured at 51.45kHz and the receiving bandwidth at -3dB was 1.71kHz. These results suggest that the designed tonpilz type transducer can be effectively used in the development of a split beam transducer for a 50kHz fish sizing echo sounder.

Ultrasonic vibrator is an equipment which atomizes and homogenizes the oils by breaking the oil particles with ultrasonic vibration cavity, and possibly improves the properties. There are various parameters on the effect of ultrasonic irradiation. Especially, this study intended to investigate the matrix structure of sludge oils and the erosion damages for horn disc SS41 according to the variation of the oil temperature and the immersing depth of horn disc. Sludge oils were irradiated with ultrasonic vibration and then observed the aspects of the change of oil particles. From these, the recycling feasibility of sludge oil for useable oil to be burnt was determined. The erosion damages for horn disc SS41 were examined with weight loss, weight loss rate and the irradiation time to max. erosion rate. These data will be useful to the development of ultrasonic breaking systems to recycle sludge oil and to consider a countermeasure for the prevention of erosion damages.

체장어군탐지기(fish sizing echo sounder) 의송.수파기로서 사용하기 위한 split beam 음향 변환기를 개발하기 위한 시도로서, Dolph Chebyshev배열 기법을 이용하여 36개의 압전 진동소자에 진폭 가중치를 부여한 평면배열 음향 변환기를 설계.제작하고, 이 변환기의 수중음향방사 특성에 대해 분석.고찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. split beam 음향 변환기의 4 개의 독립적인 진동자 블록에 대한 수중에서의 평균적인 공진 및 반공진 주파수는 각각 69.8 kHz. 83.0 kHz이었고, 이들 공진과 반공진 주파수에서의 임피던스는 49.2Ω. 704.7Ω이었다. 음향변환기의 4 개의 모든 진동자 블록 (sum beam)에 대한 수중에서의 공진 및 반공진 주파수는 각각 71.4 kHz, 82.1kHz이었고. 이들 공진과 반공진 주파수에서의 임피던스는 15.2Ω, 17.3Ω이었다. 2 split beam 음향 변환기의 4 개의 독립적인 진동자 블록에 대한 최대 송파전압감도(TVR)는 공통적으로 70.0 kHz에서 165.5 dB이었고, -3 dB 점에 대한 송신 주파수 대역폭은 10.0 kHz이었다. 또한. split beam 음향 변환기의 4 개의 조합된 진동자 블록에 대한 최대 수파감도(SRT)는 공통적으로 75.0 kHz에서 -177.5 dB이었고, -3 dB 점에 대한 수신 주파수 대역폭은 10.0 kHz이었다. 3.split beam 음향 변환기의 모든 진동자 블록에 대한 송신 지향성패턴은 원형이었고, -3 dB점에 대한 수평 및 수직방향에 대한 반감각(half beam angle)은 공통적으로 9.0˚이었다. 또한. 수평방향에 대한 제 1차 부엽 준위는 22˚및 -26˚에서 각각 -19.7 dB. -19.4 dB이었고. 수직방향에 대한 제1차 부엽 준위는 22˚및 -26˚에서 각각 -20.1 dB, -22.0 dB로서 설계 목표치 -20 dB과 매우 유사한 값을 나타내었다. 4.split beam 음향 변환기의 송파응답파형과 수파응답파형은 각각 송신 및 수신 공진주파수 부근인 70.0 kHz와 75.0 kHz에서 전기 입력펄스파형과 가장 유사한 특성을 나타내었다. 5. 본 연구에서 설계, 개발한 split beam 음향 변환기의 성능을 분석하기 위해 반사강도 보정을 위한 지향성손실과 물표의 위치각을 추정하기 위한 실험을 행한 결과 실험적으로 추정한 위치각은 실제적인 위치각과 잘 일치하였다.

A low frequency, high power hydroacoustic transducer with 7 tonpilz piston elements assembled in a circular array suitable for marine application, such as the transmission of underwater information and the development of new fisheries resources in the deep sea zone was designed. A modified Mason's model was applied to monitor and to simulate the transducer behavior at each step during the fabrication. The in air, and in water constructed tonpilz transducer was tested experimentally and numerically by changing the size and the type of the material for head, tail and acoustic window. Also, the developed transducer was excited by pulse signals and the received waveform was analyzed. The resonance peaks in the transmitting voltage response(TVR) of a single tonpilz element without housing were observed at 11.33kHz in air and 10.93kHz in air and 10.93 kHz in water, respectively, with the overall electrical-acoustic efficiency of 43.7%. The value of TVR of single tonpilz element with aluminum housing in water was 129.87dB re 1 μPa/V at 12.25 kHz with the frequency bandwith of 2.15 kHz and half beam angle of 30.2˚at -3dB.The resonance peaks in the transmitting voltage response of the 7 element circular transducer were observed at 11.50 kHz in air and 11.45 kHz in water, respectively. The value of TVR in water 144.84 dB re 1μPa/V at 11.5kHz with the frequency bandwith of 4.25 kHz and the half beam angle of 22.3˚ at -3dB.Reasonable agreement between the experimental measurements and the theoretical predictions for the directivity patterns, TVRs and the impedance characteristics of the designed transducer was achieved.

A ultrasonic transduce with a single acoustic matching layer has been designed as an attempt to increase the bandwidth of underwater transducer. The wideband resonance condition was accomplished by attaching a single matching layer on the front face of a ceramic resonator composed of a piezoelectric bar, a taper part and a head part. A modified Mason's model was used for the performance analysis and the design of transducers, and the constructed transducers were tested experimentally and numerically by changing the impedance and thickness of the matching layer in the water tank.The obtained results are summarized as follows:1. Measured resonant and antiresonant frequencies of the piezoelectric transducer with no matching layer in air were 24.7 kHz and 25.6 kHz, respectively. 2. Two resonant frequencies of the piezoelectric transducer with a single matching layer were 21.7 kHx and 26.9 kHz, respectively, in air and 21.4 kHz and 22.7 kHz, respectively, with a water load.3. Two distinct resonance peaks in the transmitting voltage response(TVR) of the developed transducer were observed at 22.0 kHz and 25.8 kHz, respectively, with center frequency of 24.0 kHz. The values of TVR at these frequencies were 130.1 dB re 1 μPa/V at 22.0 kHz and 128.5 dB re 1 μPa/V at 25.8 kHz, respectively.Reasonable agreement between the experimental results and the numerical values was achieved.

어종의 식별을 위한 수중음향학적 정보를 수집하는 데 사용하기 위한 광대역 초음파 변환기를 개발할 목적으로 저주파용 Tonpilz형 초음파 변환기를 설계, 제작하고, 이 변환기의 음향 방사면에 Al2O3와 epoxy 수지를 서로 혼합하여 생성한 복합재료층과 폴리우레탄 수지로서 제작한 음향 정합층을 각각 직렬 접착시킨 복합구조 초음파 변환기의 광대역 주파수 특성에 대하여 분석, 고찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) Tonpilz형 transducer (head mass : 알류미늄 / 두께 22.0 mm, tail mass : 황동 / 두께 15.0 mm )의 음향 방사면에 두께 7.0 mm의 Al2O3와 epoxy 수지로서 생성한 복합재료층의 두께 18.0 mm의 폴리우레탄 수지로서 제작한 정합층을 직열접착한 복합 구조 초음파 변환기의 - 3 dB점에 대한 하한 및 상한 주파수 범위는 35.0~42.3 kHz (δf=7.3 kHz)이었고, 이 주파수 구간에 있어서의 송파전압감도의 최대치는 135.7 dB re 1 μPa/V 이었다. 2) Tonpilz형 transducer (head mass : 알류미늄 / 두께 23.0 mm, tail mass : 황동 / 두께 15.0 mm )의 음향 방사면에 두께 11.0 mm의 Al2O3와 epoxy 수지로서 제작한 복합재료층과 두께 15.8.0 mm의 폴리우레탄 수지로서 제작한 정합층을 직열접착한 복합 구조 초음파 변환기의 - 3 dB점에 대한 하한 및 상한 주파수 범위는 35.5~41.73 kHz (δf=6.2 kHz)이었고, 이 주파수 구간에 있어서의 송파전압감도의 최대치는 136.3 dB re 1 μPa/V 이었다. 3) 본 연구에서 시작한 복합구조 초음파 변환기에 chirp 신호(펄스 폭 4 ms, 중심주파수 40 kHz, 대역폭 40 kHz)를 인가하고, 수중방사음역에 있어서의 시간응답특성을 조사한 결과, 그 응답특성은 송신전압감도의 주파수특성과 매우 잘 일치하는 경향을 나타내었다. 이상의 결과로부터 본 연구에서 설계, 제작한 이중정합층을 갖는 복합구조 초음파 변환기는 단순구조의 Tonpilz형 초음파 변환기와 비교하여 비록 송파전압감도에 있어서는 약 5 dB 정도의 음향출력의 손실이 불가피하지만, 그 대신 주파수 대역폭을 약 5 재 정도 확대시킬 수 있는 장점이 있기 때문에 이 넓은 주파수 대역을 효과적으로 활용하면 어종식별을 위한 음향산란신호를 정량적으로 수집 및 평가하는 것이 가능하다고 판단된다.

어종식별을 위한 수중음향학적 정보를 수집하는 데 이용하기 위한 초음파 변환기를 설계하기 위한 시도의 하나로서, 본 연구에서는 우선 수중에서의 전기적인 자유 임피던스가 서로 같고, 이주파간의 주파수 차이를 최소화 시켜 이주파 겸용 및 광대역 송.수파기로서 활용이 가능한 복합구조 초음파 변환기를 설계, 제작하였는 데, 이 변환기의 이중공진 진동특성에 대하여 분석, 고찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 기본공진진동을 발생시키기 위해 설계한 Tonpilz형 초음파 변환기의 송파전압감도는 기본공진주파수 36.2 kHz에서 141.4 dB re 1 μPa/V이었고, - 3 dB점에 대한 주파수 대역폭은 1.1 kHz이었으며, 이 변환기의 수중에 대한 전압음향변환효율은 85.2%였다. 2. 복합구조 초음파 변환기의 수중에서의 제1공진점에 대한 공진 및 반공진 주파수는 각각 39.7 kHz, 41.2 kHz이었다. 또한, 제1 및 제2 공진 주파수에 대한 임피던스는 각각 3.7 KΩ 과 3.3 KΩ으로서 거의 유사한 값을 나타내었고, 자유 임피던스 진폭과 위상의 측정치를 양 공진점 부근에서 계산치와 약간의 차이를 나타내었다. 3. 복합구조 초음파 변환기의 송파전압감도는 제1 공진주파수인 34.3 kHz에서 136.5 dB re 1 μPa/V이었고, 제2 공진주파수인 40.4 kHz에서 136.8 dB re 1 μPa/V이었다. 또한, 제1 및 제2 공진 주파수에 대한 - 3 dB 점에서의 주파수 대역폭은 각각 1.2 kHz, 1.1 kHz이었다. 이상의 결과로 부터 본 연구에서 설계, 개발한 복합구조 초음파 변환기는 단순 구조의 Tonpilz형 변환기와 비교하여 비록 송파전압감도에 있어서는 4.9 dB의 손실이 불가피하지만, 그 대신 송파감도가 같은 두 개의 공진주파수를 동시에 이용할 수 있고, 또한 이들 제1일 제2의 공진점에 대한 주파수 간격이 좁으면서도 송파감도의 변동폭이 비교적 작어 어종의 식별정보를 수집하는 데 효과적으로 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

어종의 식별을 위한 음향학적 정보를 추출해 내는 데 활용하기 위한 초음파 변환기를 설계하기 위한 시도의 하나로꺼 전극분할 원반형 압전진동자를 이용하여 공진주파기를 가변시켜 넓은 주파수 대역에 걸쳐 사용할 수 있는 어군탐지기용 송.수파기를 설계하였다. 본 연구에서 설계한 초음파 변환기는 전극분할형 압전진동자의 한쪽 전극에 발전기를 접속하고, 다른 쪽 전국에 2.7~15.0 mH 인덕턴스를 접속하였을 때, 경방향에 대한 공진 주파스는 49.5~ 55.7 kHz의 범위에서 가변시킬 수 있었고, 또한 외부에서 진동자에 인가한 임피던스의 영향에 의해 출현하는 공진주파수에는 61.3~121.7 kHz의 범위에서 가변시킬수 있었다. 그러나, 이들 주파수에 대한 전기음향효율을 고려 할때, 실제로 활용할 수 있는 주파수 범위는 이것보다 훨씬 좁은 폭이 될 것이라 판단된다.

The characteristics of the P(VDF-TrFE) acoustic microscope transducer were evaluated theoretically and experimentally by comparison with those of the PVDF and the ZnO acoustic microscope transducers. It was found that its insertion loss was about 5dB lower than that of the PVDF and about 13dB higher than that of the ZnO. And its relative bandwidth was 20% which could produce the effective acoustic pulse waves having about 4 periods duration into water. Another finding was that the effective horizontal focusing resolution and the focal depth were 120μM and 1.5mm, respectively.

원격측정에 의한 어군의 탐지범위를 넓히기 위하여 기존 net recorder를 4개의 진동자로 사용할 수 있는 멀티비임 시스템으로 바꾸어, 이들을 직선배열과 평면배열하여 어군탐지범위의 확대폭과 어군의 위치측정에 대한 원격제어 실험을 행하고 그 유용성을 검토.분석한 결과는 다음과 같다. 1. 직선배열에 의한 표적의 탐지범위는 수심과 진동자 간격의 증가함에 따라 증가하였으며, 4개의 진동자를 배열하면 4배까지 확대할 수 있었다. 2. 진동자를 직선배열하여 정치망입구에서 어군을 관측한 결과 길그물에 아주 가까운 2.5~3.5m의 수층으로 많이 입망되었으며, 창그물에 가까운 3.5~4.5m의 수층으로도 어느 정도 입망되었다. 3. 표적의 실제위치와 진동자의 평면배열에 의하여 구한 위치오차는 표적의 수심이 1m, 1.5m, 2m일 때 각각 5.9~27.1cm, 3.2~28.9cm, 3.5~25.8cm였으며, 68.3% 확률원의 반경은 각각 14.6cm, 17.7cm, 17cm였다. 4. 평면배열에 의하여 헛통에서 어군의 행동을 관측한 결과 조류의 방향과 정반대 방향으로 거슬러 유영하면서 자루그물에 입망되는 경향을 나타내었다. 5. 직선 및 평면배열에 의한 어군, 수온, 해저 등과 같은 수중정보는 1,800m까지 원격측정이 가능하였으며, 본 실험의 경우 발신기의 수심이 3m이상이면 어느 곳에서라도 원격측정이 가능하였다.