Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology
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Development of a PDMS-based LED patch for photobiomodulation therapy
No full text광바이오변조 치료; LED 패치Photobiomodulation Therapy (PBMT) is a safe, non-invasive method that promotes wound healing, tissue regeneration, and the restoration of normal cellular function using low energy parameters at red or near-infrared wavelengths. Despite its benefits, current PBMT devices are bulky, costly, and not easily accessible. This paper focuses on overcoming these limitations by successfully depositing copper on a flexible polymer material, polydimethylsiloxane (PDMS), using standard Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) processes such as Sputtering, Photolithography, and Metal Wetting. Through this process, a lightweight and cost-effective PDMS- based LED patch have been developed. The copper patterned on the PDMS has a 18.63% stretchability and LED patch maintains its stability even at a bending radius of 7.36mm. Furthermore, I examined the impact of these red LEDs on skin equivalents cultured with human-derived cells to validate the beneficial effects of red light in an in-vitro environment, which effectively stimulated the proliferation of keratinocytes.|PBMT(Photobiomodulation Therapy)는 상처 치유 및 조직 재생을 가속화하고 정상적인 세포기능을 회복하도록 돕습니다. 이것은 적색 또는 근적외선 파장에서 낮은 에너지 매개변수를 사용하는 안전하고 비 침습적인 방법입니다. 그러나 기존에 쓰이는 PBMT장치들은 무겁거나 비싸며 낮은 접근성을 가지고 있습니다. 본 논문에서는 유연하며 신축성 있는 고분자 물질인 PDMS(Polydimethylsiloxane)와 전형적인 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정(Sputtering, Photolithography, Metal Wet etching)을 사용하여 PDMS위에 성공적으로 구리를 증착하였습니다. 패턴화 된 구리패턴 위에 적색 LED를 접착하여 가벼우면서도 저렴한 PDMS기반의 광생물변조 LED패치를 제작하였습니다. PDMS위에 패턴화 되어진 구리는 18.63%의 신축성을 가지며 LED를 접착하여 제작되어진 LED패치는 굽힘반경 7.36mm 에서도 안정성을 보입니다. 빨간빛의 긍정적인 효과를 입증하기 위해 인간유래세포를 배양한 skin equivalents에 적색 LED를 조사하여 In-vitro 환경내에서 각질세포의 증식을 효과적으로 촉진하는 것을 확인 하였습니다.Ⅰ. Introduction 1
Ⅱ. Method 4
2.1 Electrode fabrication 4
2.2 Stretch test 7
2.3 Electrical and optical properties of LED patch · 8
2.4 Temperature of LED patch 8
2.5 Bending test 9
2.6 In-vitro experiment 10
Ⅲ. Results
3.1 Electrode fabrication · 12
3.2 Stretch test · 14
3.3 Electrical and optical properties of LED patch 16
3.4 Temperature of LED patch 18
3.5 Bending test 20
3.6 In-vitro experiment 22
Ⅳ. Conclusion · 24
References 26MasterdCollectio
엣지 컴퓨팅 기반 저궤도 위성 네트워크를 위한 지능형 네트워크 슬라이싱 아키텍처
No full textsatellite network;mega-constellation;edge computing;network slicing;reinforcement learningThe utilization of satellites for communications has recently garnered significant atten- tion. The cost of satellite deployment has dramatically decreased, enabling the placement of numerous satellites at low altitudes. Concurrently, advancements in onboard processing (OBP) capabilities of the satellites have raised expectations for enhanced functionality. This trend has led to the inclusion of low Earth orbit satellite-based communication in the standards of next-generation networks, making it essential for the composition of future networks.This thesis investigates the application of virtualized network technologies in terrestrial networks to satellite networks utilizing inter-satellite links (ISLs). The thesis designs a solution that assumes the utilization of inter-satellite optical links and centralized software-defined network (SDN) controllers for network control. After summarizing the issues related to OBP satellites and satellite SDN, the suitability of deploying edge computing servers on satellites is analyzed from a system perspective. Furthermore, the thesis designs network slicing scheduling and planning problems for applying network slicing to satellites. To further integrate satellite networks with terrestrial networks, the thesis proposes an intelligent network slicing technique based on reinforcement learning to enhance the performance of the proposed network slice planning algorithm.|통신을 위한 위성의 활용이 최근 엄청난 주목을 받고 있다. 위성 배치를 위한 비용이 급격하게 줄어들었으며, 이는 수많은 위성들을 낮은 고도 (200 - 1,400 km)에 배치하기 위한 시도들을 이끌어내고 있다. 이와 동시에, 위성 자체의 연산 능력 (onboard processing, OBP)의 향상으로 위성이 더욱 많은 기능을 할 수 있을 것으로 기대를 받고 있으며, 이러한 흐름과 함께 저궤도 위성 기반의 통신이 차세대 통신 네트워크의 표준에 포함이 되면서 미래 네트워크의 구성을 위해서는 저궤도 위성 기반의 통신이 필수적이게 되었다. 차세대 위성 통신 네트워크의 청사진을 제공하기 위해서, 본 연구는 위성 간 링크 (inter-satellite links, ISLs)를 활용한 위성 네트워크에 지상망에서의 가상화 네트워크 기술들의 적용을 연구한다. 차세대 통신망을 위해서는 군집 저궤도 위성들이 위성 간 링크를 활용하여 전 지구를 감싸는 위성 네트워크를 구성할 수 있어야 하는데, 본 연구에서는 이를 위해 위성 간 광링크의 활용 뿐만 아니라 중앙화된 소프트웨어 정의 네트워크 (software defined network, SDN) 컨트롤러의 통제를 가정하여 문제를 설계해준다. OBP 위성과 위성 SDN에 대한 이슈들을 간략하게 정리한 후에 위성에 엣지 컴퓨팅 (edge computing, EC) 서버를 배치했을 때 시스템 관점에서 적합한지를 분석하며, 위성에 네트워크 슬라이싱 (network slicing)을 적용하기 위한 네트워크 슬라이싱 스케줄링 및 플래닝 문제를 설계한다. 더 나아가 가상화된 위성 네트워크가 지상망과 통합되기 위해서 제안된 네트워크 슬라이스 플래닝 알고리즘의 성능 향상을 가져오기 위한 강화 학습 (reinforcement learning, RL) 기반의 지능형 네트워크 슬라이싱 기법을 제안하며 본 연구를 마무리한다.1. Introduction 1
1.1 Thesis Outline 4
1.2 Satellite Networks 5
1.2.1 Satellite Onboard Capability 5
1.2.2 6G Satellite Network 7
1.3 Background 9
1.3.1 Software-Defined Network 9
1.3.2 Network Virtualization 14
1.3.3 Reinforcement Learning 18
2. Satellite Edge Computing Architecture for IoT Support 20
2.1 Introduction 20
2.2 Background 23
2.2.1 Offloading Rate in Networks 23
2.2.2 Satellite Edge Computing 24
2.2.3 Multi-Objective Optimization Problem 25
2.3 System Model 26
2.3.1 Satellite Topology 26
2.3.2 Total Latency 28
2.3.3 Computational Power 32
2.3.4 Transmission Power Attenuation 33
2.4 Satellite Edge Computing Optimization 36
2.4.1 Optimization Problem Formulation 36
2.4.2 Satellite Edge Multi-objective Tabu Search (SE-MOTS) 37
2.5 Simulation Results 42
2.5.1 SE-MOTS Results 44
2.6 Summary 51
3. Satellite Network Slicing Scheduling and Planning 53
3.1 Introduction 53
3.2 Background 57
3.2.1 Network Slicing with Edge Computing 57
3.3 Satellite Network Slicing Scheduling 58
3.3.1 Sliced SatEC Network Scheduling 58
3.4 Satellite Network Slicing Planning 61
3.4.1 Virtual Node Embedding 62
3.4.2 Defining Sub-Graph 66
3.4.3 Pre-Link Embedding 67
3.4.4 Virtual Link Embedding 68
3.4.5 Handover Strategies 71
3.5 Simulation Results 73
3.5.1 SatEC Network Slicing Scheduling 73
3.5.2 Satellite Network Slicing Planning 77
3.6 Summary 86
4. Intelligent Satellite Network Slice Planning 89
4.1 Introduction 89
4.2 Background 91
4.2.1 Intelligent network slice planning in terrestrial networks 92
4.2.2 Intelligent SNSP 93
4.3 System Model 94
4.3.1 Markov Decision Process (MDP) Formulation 96
4.3.2 Learning Description 102
4.4 Learning and Simulation Results 102
4.5 Summary 107
Conclusion 109
References 111DoctordCollectio
Robust Elastic Structure Preserving Control for High Impedance Rendering of Series Elastic Actuator
No full textIn this letter, a new robust approach is proposed to address the limitation of impedance rendering for Series Elastic Actuators (SEA). The concept of Elastic Structure Preserving (ESP) control allows for the attachment of desired load-side dynamics to the SEA while maintaining a passivity condition, regardless of the parameters for the attached dynamics. The characteristics of ESP control are revisited and translated in the frequency domain, which grants a new perspective to identify its advantages compared to conventional impedance control in terms of passivity. Additionally, we analyze the degradation of performance due to unwanted disturbance and uncertainties in spring stiffness and motor inertia, and a new form of the robust ESP method is proposed by endowing disturbance rejection capability and robustness against uncertainty. © IEEE.FALSEsciescopu
녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에서 폴리에틸렌을 생분해하는 유전자 및 효소 연구
No full textPolyethylene;Biodegradation;Pseudomonas aeruginosa;Phenylalanine hydroxylase;Isocitrate lyase플라스틱 오염은 전 세계적으로 다양한 환경에 영향을 미치며 위협이 되고 있으며, 지속 가능한 플라스틱 폐기물 관리는 환경 보호를 위한 중요한 접근 방식이다. 문제가 되는 플라스틱 중 폴리에틸렌(PE)은 탄소(C) 2개와 수소(H) 4개로 이루어진 유기화합물인 에틸렌이 수천에서 수십만 개 모여 만들어진 기다란 탄화수소 사슬의 중합체로 가수분해기가 없어 분해되지 않는 플라스틱이다. 따라서 플라스틱으로 인한 오염 문제를 해결하기 위해 미생물, 효소 등 플라스틱의 생분해를 연구하는 것은 환경 친화적이고 지속가능한 접근이 될 수 있다.
여기에서 우리는 PE를 분해하는 Pseudomonas aeruginosa와 동일한 효과를 갖는 phenylalanine hydroxylase (PhhA), isocitrate lyase (ICL) 효소를 RNA sequencing analysis을 통해 확인하고, 발현 조건을 최적화하여 LDPE의 생분해성을 확인했다. 또한, TSA (열 변화 분석)을 통하여 단백질의 열 변성 온도 변화를 측정하여 완충액의 농도, pH와 같은 다양한 조건에서 단백질의 안정성을 측정했다. 이어서 FT-IR (푸리에 변환 적외선) 분광분석, XPS (X선 광전자 분광학) 분석 및 TGA (열중량 분석) 분석을 통해 P. aeruginosa의 PhhA로 인해 PE 표면에 물리적, 화학적 변화를 확인하였다. FT-IR과 XPS 분석을 통해 화학구조 변화를 분석한 결과, PE 표면에 새로운 화학 결합 (C-O, C-OH, C=O) 형성하여 산화와 관련이 있으며, C-C 결합이 끊어지는 것을 확인하였다. 더욱이, TGA를 통한 열 안정성 특성화는 PE 필름이 PhhA 처리 시 안정성을 잃고 부서지기 쉽다는 것을 강조했다. PhhA가 LDPE를 산화시키는 것은 확인되었으나 ICL은 자체적으로 생분해를 할 수 없었다. 또한, PhhA와 ICL을 함께 처리하였을 때 PhhA가 단일 효소로 작용했을 때보다 유의성을 보였다. 이에 관해서는 우리가 유일한 단일 효소로서 발견하지 못한 다른 여러 요인들이 있다. 이전에 보고된 논문에서 연구자들은 양자 메커니즘 계산을 사용하여 효소가 지방족 화합물의 C-C 결합을 어떻게 파괴하는지 연구했다. 그들은 특정 조건에서 효소가 이들 화합물에서 수소 음이온 (H-)을 제거하여 C2-C3 결합을 약화시키고 궁극적으로 C-C 결합을 절단한다는 것을 발견했다. 이전 연구 내용과 비교했을 때 이러한 발견은 산화효소가 PE의 C-C 결합을 파괴하여 PE의 생분해를 돕는 데 도움이 될 수 있음을 시사한다.
이 연구는 박테리아 효소 처리를 통한 PE 필름의 구조적, 화학적 변화를 이해하면 PE 생분해에 대한 연구에 도움이 될 것이다. 또한 산화 단계가 PE 생분해에 크게 기여하는 것으로 관찰되어 산화 효소의 잠재적 중요성이 강조되었다.|Plastic pollution is a global threat affecting various environments worldwide. Sustainable plastic waste management is an important approach to environmental protection. Among problematic plastics, polyethylene (PE) is a plastic that contains only a carbon-carbon (C-C) main chain and does not decompose due to a lack of hydrolysable groups. Therefore, to solve the problem of pollution caused by plastics, studying the biodegradation of plastics, including microorganisms and enzymes, can be an eco-friendly and sustainable approach. Here, we identified phenylalanine hydroxylase (PhhA), isocitrate lyase (ICL) enzymes with the same effect as Pseudomonas aeruginosa in degrading PE and confirmed the biodegradability of PE by optimizing the expression conditions. The stability of the protein was assessed under various conditions, including different buffer concentrations and pH levels, by measuring changes in its heat denaturation temperature using Thermal Shift Assays (TSA). The protein was cultured in LDPE under these conditions. Then, through Fourier-Transform-Infrared (FT-IR) spectroscopic analysis, X-ray photoelectron spectroscopic (XPS) analysis and Thermogravimetric analysis (TGA), it was confirmed that physical and chemical changes occurred on the surface of PE due to PhhA of P. aeruginosa. As a result of analyzing the chemical structure change through FT-IR and XPS analysis, it was confirmed that oxidation occurred on the PE surface and the C-C bond was broken. Although it was confirmed that PhhA oxidizes LDPE, ICL cannot biodegrade on its own. There are other factors that we haven't discovered as the only single enzyme. These findings provide a potential solution to the biodegradation of non-degradable PE.Ⅰ. INTRODUCTION 1
ⅠI. MATERIALS AND METHODS 7
2.1 Detection of PhhA and ICL system genes 7
2.2 Cloning of PhhA and ICL genes 9
2.3 Optimization of expression conditions 9
2.4 Purification of protein 10
2.5 Analysis of protein expression 12
2.6 LDPE film incubation with P. aeruginosa, PhhA and ICL for characterization analysis 13
2.7 Fourier-Transform-Infrared (FT-IR) spectroscopic analysis 14
2.8 X-ray photoelectron spectroscopic (XPS) analysis 15
2.9 Thermogravimetric analysis (TGA) 15
III. RESULTS 16
3.1 Cloning of PhhA and ICL and purification of expressed proteins 16
3.2 Protein analysis by Thermal shift assay 19
3.3 Biodegradability of PE film from Enzymes by FT-IR analysis 22
3.4 Biodegradability of PE film from Enzymes by XPS analysis 25
3.5 Biodegradability of PE film from Enzymes by TGA analysis 30
IV. DISCUSSION 32
V. REFERENCES 34
VI. SUMMARY (국문요약) 36MasterdCollectio
Ultrafast acousto-optic modulation at the near-infrared spectral range by interlayer vibrations
No full textThe acousto-optic modulation over a broad near-infrared (NIR) spectrum with high speed, excellent integrability, and relatively simple scheme is crucial for the application of next-generation opto-electronic and photonic devices. This study aims to experimentally demonstrate ultrafast acousto-optic phenomena in the broad NIR spectral range of 0.77–1.1 eV (1130–1610 nm). Hundreds of GHz of light modulation are revealed in an all-optical configuration by combining ultrafast optical spectroscopy and light–sound conversion in 10–20 nm-thick bismuth selenide (Bi2Se3) van der Waals thin films. The modified optical transition energy and the line shape in the NIR band indicate phonon–photon interactions, resulting in a modulation of optical characteristics by the photoexcited interlayer vibrations in Bi2Se3. This all-optical, ultrafast acousto-optic modulation approach may open avenues for next-generation nanophotonic applications, including optical communications and processing, due to the synergistic combination of large-area capability, high photo-responsivity, and frequency tunability in the NIR spectral range. © 2024 the author(s), published by De Gruyter.TRUEsciescopu
METHOD OF MANUFACTURING A ZINC-TITANIUM OXIDE(ZnxTiyO) COMPOSITE FILM AND ZINC-TITANIUM OXIDE(ZnxTiyO) COMPOSITE FILM MANUFACTURED BY USING THE SAME
No full text실리콘 포토닉 멤스 기반 온-칩 프로그래머블 마하-젠더 간섭계
No full text실리콘 포토닉스;Silicon photonicsⅠ. Introduction 1
1.1 Motivation 1
1.1.1 Integrated Mach-Zehnder Interferometer (MZI) 1
1.1.2 Tunable delay line · 2
1.1.3 Advantages of programmable MZI with MEMS-based tunable delay line 4
Ⅱ. Device Architecture 7
2.1 Overall architecture of the device · 7
2.2 Unit delay cell and MEMS-tunable directional coupler 8
Ⅲ. Method 12
3.1 Device design · 12
3.1.1 Optical design of MEMS-tunable coupler 12
3.1.2 Mechanical design of MEMS-tunable coupler 15
3.2 Device fabrication · 16
Ⅳ. Experiment 18
4.1 Experimental setup 18
4.2 Response of programmable MZI 18
4.2.1 Free spectral range tuning 18
4.2.2 Extinction ratio tuning 20
4.3 Mechanical response of MEMS-tunable coupler 21
4.3.1 Time response · 21
4.3.2 Electrical power consumption · 22
Ⅴ. Future work 24
Ⅵ. Conclusion 25
Ⅶ. Appendix: Fabrication process 26
References 28MasterdCollectio
Intelligent Nano-Colloidal Electrolytes for Stabilizing Lithium Metal Anodes: A Review
Get PDFAlthough Li-metal has been revisited as the most attractive anode in building high-energy-density batteries owing to its superiority, such as ultimate theoretical capacity and lowest working voltage, notorious Li dendrite growth has plagued its practical uses. Since dendritic Li electroplating is mostly caused by poor Li+ transport and inferior stability of solid-electrolyte interphase (SEI), an innovative reframing of the electrolyte is crucial to the success of Li-metal anodes (LMAs). This review presents a new class of electrolytes, nano-colloidal electrolytes (NCEs), providing a new avenue for next-generation Li-metal batteries (LMBs). Without searching for new salts/solvents or their compositional tuning, NCEs exploiting multi-functional nanoparticles dispersed in liquid electrolytes can promote Li+ transport and reinforce the SEI of liquid electrolytes that are solely used. This review discusses various types of nanoparticles and their key roles in demonstrating excellent suppression of Li dendrite growth and enhancing the cycling stability of LMBs. Unraveling the underlying design principles of NCEs offers practical solutions for stabilizing LMAs, paving the way for developing intelligent battery systems. © 2024 The Authors. ChemElectroChem published by Wiley-VCH GmbH.TRUEsciescopu
차량 군집시스템을 통한 사이버물리 시스템 네트워크 복구기법 연구
No full textVehicular Cyber-physical SystemVehicular Cyber-physical System (VCPS) is a type of CPS system that is gaining a lot of attention due to the emergence of autonomous systems and the vehicular communication systems. VCPS is being actively researched to improve road safety, road traffic efficiency, and various convenience applications. However, VCPS is a complex system that integrates control, communication, and computation with safety-critical characteristics, leading to growing concerns about its safety. As such, there's an increasing demand for the development of a secure system within VCPS. However, considering the rapid state changes of vehicle systems and various interference environments, there is a general lack of integrated consideration of various elements in VCPS. In this paper, we propose a recovery system to cope with the occurrence of network failures in vehicle CPS through the example of platooning system, which is one of the representative applications of vehicle CPS. In order to cope with the occurrence of various delays and interferences in the system, a hierarchical response method from the network layer to the control layer is presented to ensure system safety. It is confirmed that the proposed recovery technique can be used to construct and maintain a stable system when the performance of a part of the system is degraded due to communication failure and malicious attacks.
Keywords: Vehicular Cyber-physical system, CACC, V2X, platooning, C-ITS, CAV|차량 사이버물리시스템(Vehicular cyber-physical systems, VCPS) 은 차량 통신 시스템의 발전과 자율주행 시스템의 발전으로 인해 크게 관심을 받고 있는 사이버 물리 시스템의 일종으로서, 도로 안전 및 교통 효율성 등 다양한 사용 분야들이 제시되며 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 차량 사이버물리 시스템은 각 차량의 제어 시스템과 통신, 그리고 다양한 연산 과정 이 결합된 복잡한 시스템으로서 시스템의 안정성에 대한 우려가 커지고 있어 안전 보장에 대한 요구가 크게 증가하고 있다. 그러나 차량 시스템에서 발생할 수 있는 시스템의 빠른 상태 변화와 다양한 간섭환경 등이 위협이 되고 있는 반면, 시스템의 여러 요소들에 대한 통합적 인 고려는 부족하다.
본 논문에서는 차량 사이버물리시스템에서 발생할 수 있는 네트워크 장애 및 통신 공격에 대응하는 네트워크 복구 방법을 제시한다. 차량 물리 시스템의 대표적인 사용 분야인 차량군집 시스템의 사례를 예시로 시스템 네트워크를 복구하는 방법을 제시하였으며, 복구 방법과 복구 성능 향상 방법에 대해 제시하였다. 제시한 복구 방법은 차량 네트워크의 구성 노드 및 기반 시설간의 협력적인 전송 방식을 통해 통신 장애에 대응할 수 있음을 확인하였다.
핵심어: Vehicular Cyber-physical system, CACC, V2X, platooning, C-ITS, CAVⅠ. Introduction
Ⅱ. Background and Related work
2.1 Platoon System
2.2 Vehicular Network Safety
Ⅲ. System Model
3.1 Platoon System Model
3.2 Network Model
3.2.1 Vehicular Network Overview
3.2.2 Cellular Vehicle Network
Ⅳ. System Recovery
4.1 Recovery Method
4.2 Recovery Performance Enhancement
Ⅴ. Result and Performance Analysis
5.1 Simulation Setting ·
5.2 Platoon State Recovery
5.3 Recover Performance Evaluation
5.4 Safety Analysis
Ⅳ. ConclusionMasterdCollectio