Sound wave
매개물질 속도(m/sec)
공기 331
지방 1450
수은 1450
피마자유 1500
물 50℃ 1540
인체의 연부조직(soft tissue) 1540
뇌 1541
간 1549
신장 1561
혈액 1570
근육 1585
눈(lens of eye) 1620
PZT-5A 3780
PZT-4 4000
뼈 4080
황동 4490
알루미늄 6400
소리의 발생
소리의 감지
Cochlea (달팽이관)
소리의 세기(Decibel 단위)
dB=10 log I/I0
I0=10-12 W/m2
[예제] 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 몇 dB인가?
(답)
[예제] 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였다.
기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 몇 dB인가?
(답)
초음파의 발생(전왜 및 자왜현상)
동작원리 진동자 재료 진동수 범위
전왜 현상
수정 0.5 ~ 20㎒
PVDF 10 ~ 160㎒
PZT <25㎒
자왜 현상니켈 20 ~ 50㎑
페라이트 20 ~ 100㎑
초음파의 발생 및 측정
Ceramic Oscillator
Ceramic Oscillator unit
Ultrasonic Transducer Probe
스캔방법 센서모양 응용분야 진동수영역
뇌동맥, 동맥경화, 유방, 갑상선,
힘줄, 금속과 콘크리트 결함 측정2.5~12MHZ
복부초음파 2.5~7.5MHz
안과질환, 피의 속도 측정 2~22MHz
3D imaging, 복부초음파, 3.5~6.5MHz
3D imaging, 유방, 갑상선, 동맥 7.5~11MHz
초음파의
진동수응용분야
2.5MHz 깊은 복부, 산과, 부인과
3.5MHz 일반적인 복부초음파, 산과, 부인과
5.0MHz 혈관, 유방, 산과
7.5MHz 유방, 갑상선
10MHz 유방, 갑상선, 얕은 혈관
Image construction
Focusing
A-mode
-진동자 고정
-깊이에 따른 반향신호의 관찰
-신호의 세기(amplitude)로
영상재구성
M mode
-시간에 따른 반향신호의 관찰, 진동자 고정
-조직경계에서의 시간에 따른 변화 관찰
-심장판막운동 관찰
B mode
-특정단면을 스캔(scan)
-반향신호의 밝기(brightness)로 영상재구성
-대부분의 초음파영상은 B 모드를 사용하여 얻음
Doppler 효과
Ex) 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 80km/h의 속도로 구급차가 지나간다고 하자. 시속
50km/h로 달리는자동차 안에서 사이렌 소리를 들을 경우 구급차가 다가올 때는 몇 Hz로
들리고, 구급차가 지나갔을 때는 몇 Hz로 들리는가? 음속은 340m/s이다.
(답) 다가올 때는 이고, 멀어질 때는 이다.
Ex) 어떤 사람이 500Hz의 사이렌을 들고 3m/s의 속력으로 벽 쪽으로 뛰어간다고
하자. 이 사람이 듣는 beat수는 얼마인가? 음속은 340m/s이다.
(답) 벽에서 듣는다고 가정할 때 그 진동수는 이고,
벽으로 뛰어가는 사람은 벽에서 반사되는 이 소리를 듣는데, 그 진동수는
이다. 따라서 이 사람이 듣는 beat 수는 9Hz이다.
Doppler mode (혈류 속도의 측정)
혈소판은 피부(진동자) 방향으로 의 속도로 움직인다. 따라서
혈소판에서 관찰되는 진동수는 이다. 이 진동수의
초음파가 반사되어 진동자에 의해 관찰된다. 이 진동수는
이다. 따라서 관찰되는 beat수는
아래와 같다.
[예제] 진동수 fo=2MHz의 초음파를 인체 내부로 발사한다. 각도 10o인 혈관 속의 혈소판
에서 반사되어 오는 초음파와 fo파가 중첩되어 beat가 감지된다. 이 beat 수를 구하라.
혈류의 속도는 30cm/sec이고 음파의 속도는 1,540m/sec이다.
(답)
[예제] 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다. 초음파가
태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자. 진동수 f=1MHz인 초음파를
입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다. 심장 막의 속도 v를 구하라.
인체내부에서 음파의 속도는 1500m/sec를 사용하라.
Ultrasonic Skin Care
Ultrasonic Welder
for Plastics
Ultrasonic Cleaner
Ultrasonic Rear Detector for Cars
Ultrasonic Fish Tracer
Ultrasonic Sewing Machine
Ultrasonic Cutter
체외 초음파 쇄석기
Sonogram
Image of 3-dimensional Sonogram