Recently, the next-generation advanced flow visualization techniques such as holographic PIV, dynamic PIV, echo-PIV, micro/nano-PIV, and X-ray PIV have been introduced. These advanced measurement techniques have a big potential as the core technology for analyzing outmost thermo-fluid flows in futur...
Recently, the next-generation advanced flow visualization techniques such as holographic PIV, dynamic PIV, echo-PIV, micro/nano-PIV, and X-ray PIV have been introduced. These advanced measurement techniques have a big potential as the core technology for analyzing outmost thermo-fluid flows in future. These would be indispensable in solving complicated thermo-fluid flow problems not only in the industrial fields such as automotive, space, electronics, aero- and hydro-dynamics, steel, and information engineering, but also in the research fields of medical science, bio-medical engineering, environmental and energy engineering etc. Especially, NT (Nano Technology) and BT (Bio Technology) strongly demand these advanced measurement techniques, because it is impossible for conventional measurement methods to observe most complicated nano- and bio-fluidic phenomena. In this presentation, the basic principle of these high-tech flow visualization techniques and their practical applications which cannot be resolved by conventional methods, such as blood flows in a micro-tube, in vivo analysis of micro-circulation, and flow around a living body will be introduced as a blue ocean strategy.
Recently, the next-generation advanced flow visualization techniques such as holographic PIV, dynamic PIV, echo-PIV, micro/nano-PIV, and X-ray PIV have been introduced. These advanced measurement techniques have a big potential as the core technology for analyzing outmost thermo-fluid flows in future. These would be indispensable in solving complicated thermo-fluid flow problems not only in the industrial fields such as automotive, space, electronics, aero- and hydro-dynamics, steel, and information engineering, but also in the research fields of medical science, bio-medical engineering, environmental and energy engineering etc. Especially, NT (Nano Technology) and BT (Bio Technology) strongly demand these advanced measurement techniques, because it is impossible for conventional measurement methods to observe most complicated nano- and bio-fluidic phenomena. In this presentation, the basic principle of these high-tech flow visualization techniques and their practical applications which cannot be resolved by conventional methods, such as blood flows in a micro-tube, in vivo analysis of micro-circulation, and flow around a living body will be introduced as a blue ocean strategy.
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문제 정의
따른다. 따라서 본 연구에서는 지금까지 밝히기 힘들었던 미세유동 분야의 3차원 속도장 즉정에 이용하고자 한다. Fig.
디텍터 (detector) 및 레이저 기술의 발달로 복잡한 난류전단유동을 빠른 속도로 연속적으로 측정할 수 있는 dynamic PIV, 3차원 속도 성분의 공간분포를 한꺼번에 측정할 수 있는 holographic PIV, 인체를 비롯한 생체 내부 유동을 측정할 수 있는 echo PIV 및 X-ray PIV 기법, 광학 현미경 및 X선 현미경을 사용하여 micro/nano 스케일의 유동 및 거동을 측정할 수 있는 micro/nano PIV 기법 등이 그것이다. 본 발표에서는 이러한 첨단 기법의 원리 및 적용연구를 소개하고 이를 통해 향후 첨단유동가시화기법들을 이용하여 BT, NT 등 새로운 산업을 주도하기 위한 blue ocean 전략에 대해서 논의하고자 한다.
태아 혈관내부 유동특성을 규명하기 위한 연구 중 하나로, micro-PIV 실험장치에 고속의 CMOS camera를 적용한 dynamic PIV 기법을 이용한 유동가시화기법을 소개하고자 한다. 본 연구에서는 혈액 속의 적혈구를 추적입자로 사용하여 i*viv 。로혈관내부 혈류유동의 속도장을 정량적으로 측정하였으며, Fig.
제안 방법
뿐만 아니라 X선의 짧은 파장 (수 A ~ 수십 nm)을 이용하여 나노 스케일의 해상도를 가진 영상을 획득할 수도 있다. 가속기 X선 PIV 기법의 구성은 X선 영상기법을 기본으로 하여 PIV 기법을 수행할 수 있도록 PIV용 CCD 카메라와 셔터장礼 그리고 이를 동기시키는 동기장치로 이루어 진다. Fig.
4). 본 시스템은 고해상도의 X선 카메라와 초점면적이 작은 임상용 X선관으로 구성되었으며, PIV실험에 필수적인 X선 2중 노출을 위해 틈새(slot)가 있는 납판으로 된 회전디스크 방식의 새로운 X선 노출제어장치를 개발하였다. 그리고 통상적인 X 선관을 PIV기법에 적용하기 위한 동기화 기법도 새롭게 개발되었다.
3 은 가속기 X선 PIV 기법의 적용연구 중 하나로 불투명한 채널 내부를 흘러가는 불투명한 유체인 혈액유동을 정량적으로 측정한 결과이다. 본 연구는 포항가속기 7B2 빔라인에서 수행되었으며, 위상대비와 같은 X선 영상기법을 통해 혈액 유동의 패턴을 가시화할 수 있었다. 이러한 패턴 영상에 PIV 알고리즘을 적용하여 Fig.
이 임상용 X선 PIV 시스템을 불투명한 원형 관 내부의 유동에 적용하였으며, 유동계측 가능성과 유용성을 확인하였다. 향후 시스템 하드웨어의 성능개선과 함께 보다 적합한 추적 입자를 개발하게 되면, 산업체 열 유동 문제 뿐만 아니라 의료용, 비파괴검사 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대되어진다.
성능/효과
。로혈관내부 혈류유동의 속도장을 정량적으로 측정하였으며, Fig.2와 같은 결과를 얻었으며, dynamic PIV 측정기법의 장점인 높은 시간분해능을 이용하여 속도성분의 FFT 분석을 통해 동맥과 같은 큰 혈관에서의 혈류의 맥동성(pulsatility)에 대한 정량적 정보를 획득할 수 있었다. 이와 같은 혈액 유동에의 micro or dynamic PIV 기법의 적용은 향 후 순환기 질환의 진단 및 예방을 위한 혈류역학 분야 연구에 크게 이바지 할 것이다.
1 은 미세 튜브내부의 3차원 속도장 측정에 사용된 디지털 HPTV 시스템의 개략도이다. 현미경을 이용함에 따라 대물렌즈의 배율과 NA값에 따라 깊이 방향으로의 측정 영역이 정해지게 되며, 적절한 대물렌즈의 선택을 통해 100iim 직경의 미세 튜브내부 유동을 측정할 수 있었다. 향후 본 시스템을 이용하여 지금까지 밝히기 힘들었던 다양한 형상의 미세구조 내부의 3차원 마이크로 스케일 유동의 3차원 속도장 측정에 이용하고자 한다.
후속연구
2와 같은 결과를 얻었으며, dynamic PIV 측정기법의 장점인 높은 시간분해능을 이용하여 속도성분의 FFT 분석을 통해 동맥과 같은 큰 혈관에서의 혈류의 맥동성(pulsatility)에 대한 정량적 정보를 획득할 수 있었다. 이와 같은 혈액 유동에의 micro or dynamic PIV 기법의 적용은 향 후 순환기 질환의 진단 및 예방을 위한 혈류역학 분야 연구에 크게 이바지 할 것이다.
3과 같은 정량적인 속도장 결과를 얻을 수 있었다[2]. 향후 가속기 X선 PIV 기법은 다양한 생체 유동 및 나노 스케일 유동을 정량적으로 가시화하는데 크게 이바지할 것이다.
현미경을 이용함에 따라 대물렌즈의 배율과 NA값에 따라 깊이 방향으로의 측정 영역이 정해지게 되며, 적절한 대물렌즈의 선택을 통해 100iim 직경의 미세 튜브내부 유동을 측정할 수 있었다. 향후 본 시스템을 이용하여 지금까지 밝히기 힘들었던 다양한 형상의 미세구조 내부의 3차원 마이크로 스케일 유동의 3차원 속도장 측정에 이용하고자 한다.
확인하였다. 향후 시스템 하드웨어의 성능개선과 함께 보다 적합한 추적 입자를 개발하게 되면, 산업체 열 유동 문제 뿐만 아니라 의료용, 비파괴검사 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대되어진다.
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