근적외선 흡수렌즈의 광학적 및 단열 특성 분석

김민철,표재연,마기중 대한시과학회 2019 대한시과학회지 Vol.21 No.4

Purpose : To analyze the optical and heat blocking characteristics of NIR absorbing lenses. Methods : To analyze definition, image test charts were photographed with a camera and the images were analyzed by image quality analyzing software. Visual acuity were measured on 32 subjects. To analyze heat blocking characteristics, the pig skin and eyelid were irradiated by NIR and their temperatures were measured by a digital thermometer and a thermal imaging camera. The lens surface temperature was measured after irradiating NIR on the lens, and the heat damage on the lens was analyzed. The subjective satisfaction with definition, glare, heat sensitivity and light perception was evaluated in condition wearing NIR absorbing lenses and tinted lenses. Results : There was no significant difference in definition and visual acuity between NIR absorbing lenses and tinted lenses. The temperature changes of pig skin and human eyelids when wearing NIR absorbing lenses were lower than when wearing tinted lenses. The NIR absorbing lenses irradiated by NIR showed higher surface temperature and was damaged more quickly than the tinted lenses irradiated by NIR. In the survey, the subjective satisfaction of the sharpness (p=0.040) and glare (p=0.000) caused by the NIR absorbing lenses were both higher than that of the blue lens, but there were no significant differences between the gray, brown and green tinted lenses. The subjective satisfaction of the heat sensation (p=0.040) and light quantity (p=0.000) by NIR absorbing lenses were higher than that of the tinted lenses. Conclusion : The sharpness and visual acuity of the NIR absorbing lenses and the tinted lenses were not significantly different, and the NIR absorbing lenses showed better heat blocking effect than the tinted lenses. It is considered that this study suggested the fundamental data on the heat blocking effect of the NIR absorbing lenses 목적 : 근적외선 흡수렌즈의 광학적 특성과 단열특성을 분석하였다. 방법 : 선명도를 분석하기 위해 화상테스트 차트를 카메라로 촬영하였고, 이미지 분석 프로그램을 이용하여 분석하였다. 32명을 대상으로 시력을 측정하였다. 단열효과를 분석하기 위해 돼지피부와 안검 피부에 근적외선을 조사하고 디지털온도계와 열화상카메라를 사용하여 온도를 측정했다. 렌즈 표면에 근적외선을 조사하여 표면온도를측정하였고, 열에 의한 렌즈손상을 관찰하였다. 근적외선 흡수안경과 착색안경을 착용하고 선명도, 눈부심, 열감, 광량에 대한 주관적 만족도를 평가하였다. 결과 : 근적외선 흡수렌즈와 착색렌즈에 의한 선명도와 시력은 유의한 차이가 없었다. 근적외선 흡수렌즈를 착용했을 때 돼지피부와 사람 안검의 온도변화는 착색렌즈를 착용했을 때보다 더 낮았다. 근적외선 조사에 의해 근적외선 흡수렌즈가 착색렌즈보다 표면의 온도가 더 높았고, 더 빨리 손상되었다. 설문조사에서 근적외선 흡수렌즈에 의한 선명도(p=0.040)와 눈부심(p=0.000)에 관한 만족도는 모두 청색렌즈보다 더 높았지만 나머지 착색렌즈들과 유의한 차이가 없었다. 근적외선 흡수렌즈에 의한 열감과 광량에 관한 주관적 만족도는 착색렌즈보다 더 높았다. 결론 : 근적외선 흡수렌즈와 착색렌즈에 의한 선명도와 시력은 유의한 차이가 없었으며, 근적외선 흡수렌즈의단열효과는 착색렌즈보다 더 좋았다. 본 연구는 근적외선 흡수렌즈의 단열효과에 대한 기초자료를 제시하였다고생각된다.

운동기능과 관련된 뇌지도화 연구 분야에서 기능적 근적외선분광영상 기법의 활용 가능성

권용현,강종호 대구대학교 특수교육재활과학연구소 2012 특수교육재활과학연구 Vol.51 No.3

기능적 근적외선분광영상은 근적외선의 파장이 부위별 뇌 조직의 특성에 따라 투과성이 다른 물리적 특성을 이용하여 뇌 혈류량의 변화를 감지하는 뇌지도화 기법이다. 본 연구에서 는 기능적 근적외선분광영상을 기능적 자기공명영상과 비교하여 재활영역에서의 활용 가능성에 대해 조사하였다. 정상 성인 20명을 대상으로 기능적 근적외선분광영상 촬영군(n =10) 과 기능적 자기공명영상 촬영군(n =10)으로 무작위 할당하고 동일한 손 운동과제를 수행하는 동안 각각의 뇌영상을 촬영하여, 이 때 활성화되는 뇌 영역의 표준화된 좌표와 산소-헤모글로빈 및 부피소를 측정하였다. 두 영상의 분석 결과, 모두 일차운동감각영역에서 활성화가 나타났고 그 활성화된 표준화 좌표값도 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 기능적 분광영상에서 측정된 산소-헤모글로빈의 수치는 0.0060746를 보였고, 기능적 자기공명영상에서 측정된 부피소는 260.10로 측정되었다. 따라서 동일한 운동과제를 수행하는 동안 기능적 근적외선분광영상에서 활성화되는 뇌 좌표 영역이 우수한 시공간 해상도와 높은 신뢰도를 가진 기능적 자기공명영상과 같은 결과를 보여, 재활영역에서 많이 사용하고 있는 운동과제의 수행에 따른 뇌 영역의 신경생리학적 특성에 관한 연구의 활용에 많은 가능성이 있음을 확인하였다. 새로운 뇌지도화 기법으로 개발된 기능적 근적외선분광영상은 움직임에 대한 artifact의 영향을 받지 않고 이동이 용이한 뇌지도화 영상장치로서, 기존의 기능적 자기공명 영상에서 실험하기 불가능한 균형 및 보행 등의 움직임을 연구하는 재활영역에서 활용 가능성이 높을 것으로 기대된다. Functional near-infrared spectroscopy(fNIRS) is newly highlighted-optical neuroimaging method that detects the hemodynamic response to cortical activation according to brain activities such as cognitive or motor performance. The purpose of this study is to investigate the possibility of practical application of fNIRS in the field of rehabilitation science, compared with functional MRI(fMRI). We recruited twenty healthy subjects, who were randomly allocated into fNIRS group(n =10) and fMRI group(n =10). fNIRS and fMRI were scanned, and standardized Talairach coordinates and hemodynamic response (oxy-hemoglobin/voxel counts) were analyzed respectively, while subjects performed hand motor task with 1Hz of flexion-extension movement. As results of data analysis, primary sensorimotor cortex was focally activated in all of fNIRS and fMRI. However, no significant difference was observed in standardized Talairach coordinates with an x-y-z axis. Therefore, Talairach coordinates of fNIRS during hand motor performance was the same as that of fMRI, which had high reliability and excellent spatial resolution. fNIRS is non-invasive neuroimaging technique, which did not affect to motion artifact and take an advantage of easy to move. So, we expect that fNIRS have a great possibility of human movement study in terms of balance and gait performance, and so forth.

비전리 방사선 (근적외선) 기반 의료영상 활용 가능성 평가: 당뇨발

정영진,신철원,안성민,홍준용,안윤진,임청환 대한방사선과학회 2016 방사선기술과학 Vol.39 No.3

비전리-방사선의 일종인 근적외선은 비침습적이고, 비전리성을 가지며, 생체 내 높은 투과성을 가지는 전자기파로, 진단을 위한 의료영상분야에 전 세계적으로 관심이 증가하여 그 활용 가능성이 활발히 연구되어지고 있다. 그러나 현재 국내에서 근적외선 의료영상의 활용은 극히 제한되어 있으며, 큰 관심을 가지고 있지 못하여, 새롭게형성되는 근적외선 기반 의료영상 분야의 방사선사의 대응 역량의 강화가 필요시 된다. 본 연구에서는 근적외선의특징 및 영상화 원리를 간략히 소개하고, 이를 이용한 최신의 연구 주제 및 세계적인 연구 동향을 소개함으로서국내 방사선사의 역량을 강화하고자 한다. 특히, 임상적 활용 가능성이 매우 높은 상처 및 당뇨발등의 연구 주제에 대해서 소개하여, 이 분야의 발전을 가속화 시키는데 기여하고자 한다.

비전리 방사선 (근적외선) 기반 의료영상 활용 가능성 평가 : 당뇨발

정영진(Young Jin Jung),신철원(Cheol Won Shin),안성민(Sung Min Ahn),홍준용(Jun Yong Hong),안윤진(Yun Jin Ahn),임청환(Cheong Hwan Lim) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2016 방사선기술과학 Vol.39 No.4

비전리-방사선의 일종인 근적외선은 비침습적이고, 비전리성을 가지며, 생체 내 높은 투과성을 가지는 전자기파로, 진단을 위한 의료영상분야에 전 세계적으로 관심이 증가하여 그 활용 가능성이 활발히 연구되어지고 있다. 그러나 현재 국내에서 근적외선 의료영상의 활용은 극히 제한되어 있으며, 큰 관심을 가지고 있지 못하여, 새롭게 형성되는 근적외선 기반 의료영상 분야의 방사선사의 대응 역량의 강화가 필요시 된다. 본 연구에서는 근적외선의 특징 및 영상화 원리를 간략히 소개하고, 이를 이용한 최신의 연구 주제 및 세계적인 연구 동향을 소개함으로서 국내 방사선사의 역량을 강화하고자 한다. 특히, 임상적 활용 가능성이 매우 높은 상처 및 당뇨발등의 연구 주제에 대해서 소개하여, 이 분야의 발전을 가속화 시키는데 기여하고자 한다. Near-infrared radiation (NIR) is non-ionizing, non-invasive, and deep tissue penetration in biological material, thereby increasing research interests as a medical imaging technique in the world. However, the use of current near-infrared medical image is extremely limited in Korea (ROK) since it is not well known among radiologic technologists and radiological researchers. Therefore to strengthen the knowledge for NIR medical imaging is necessary so as to prepare a qualified radiological professionals to serve medical images i n high-quality o n the clinical s ites. I n this s tudy, an o verview of the features a nd p rinciples of N IR imaging was demonstrated. The latest research topics and worldwide research trends were introduced for radiologic technologist to reinforce their technical skills. In particular, wound care and diabetic foot which have high feasibility for clinical translation were introduced in order to contribute to accelerating NIR research for developing the field of radiological science.

근적외선 분광법 기반 비침습식 혈당 검출 센서 시스템

강영만(Young-Man Kang),한순희(Soon-Hee Han) 한국전자통신학회 2021 한국전자통신학회 논문지 Vol.16 No.5

비침습식 혈당 검출 기술 중 광학 기법은 생물학적 매체를 통과할 때 빛의 반사와 흡수 및 산란 특성을 이용하는 방법으로 통증이나 측정의 불편함을 감소시키고 감염 위험이 없어 혈당 검출 연구의 주요 흐름이 되고 있다. 이 중 근적외선 분광법은 혈당 분자와 유사한 흡수 기능을 공유하는 단백질과 산의 간섭들로 감지된 신호 분석 시 복잡성이 증가하는 단점이 있다. 본 연구에서는 근적외선의 피부 흡수로 발생할 수 있는 혈당 검출 기능저하를 완화시키기 위해 다중 근적외선 대역의 비침습식 센서시스템을 설계하고 제작하였다. 제작한 시스템의 검증을 위해 혈액 조사를 실시하였으며, 혈액 내의 혈당 반응 정도를 스펙트럼 데이터로 수집하고, 데이터와 혈당과의 상관관계 관점에서 정량적으로 본 연구의 성과를 검증하였다. Among non-invasive blood glucose detection technologies, the optical technique is a method that uses light reflection, absorption, and scattering characteristics when passing through a biological medium. It reduces pain or discomfort in measurement and has no risk of infection. So it is becoming a major flow of blood glucose detection research. Among them, near-infrared spectroscopy has a disadvantage in that the complexity increases when analyzing signals detected due to interferences between proteins and acids that share a similar absorption function with blood glucose molecules. In this study, a non-invasive sensor system with multiple near-infrared bands was designed and manufactured to alleviate the deterioration of blood glucose detection function that may occur due to skin absorption of near-infrared rays. A blood survey was conducted to verify the system, and the degree of blood glucose response in the blood was collected as spectral data, and the results of this study were quantitatively verified in terms of correlation between the data and blood glucose.

단일 RGB+NIR 센서 다중 분광 필터 배열을 위한 융합 알고리즘

지승훈(Seunghoon Jee),강문기(Moon Gi Kang) 대한전자공학회 2018 전자공학회논문지 Vol.55 No.1

근적외선 분광분석법을 이용한 불량누에고치 판별 분석 연구

이아영 ( Ahyeong Lee ),임종국 ( Jongguk Lim ),김수배 ( Su-bae Kim ),김밝금 ( Balgeum Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

최근 양잠산업은 부가가치 향상을 위해 ‘입는 양잠에서 먹는 양잠으로’라는 구호를 내세우며 기능성 양잠산업을 개척하기 위한 노력을 꾸준히 해오고 있다. 그 중에서도 누에고치는 기억력 개선 건강기능식품 원료로 사용되고 있으며, 고막패치, 3D프린팅용 실크 소재 등 의료용 소재로도 개발되고 있다. 누에고치는 표면에 붙어있는 견면을 모두 제거한 후 활용되며 견면은 인력이나 견면채취기를 사용하여 제거된다. 이 과정에서 두께가 얇은 불량누에고치는 고치 내부의 번데기가 터져 견면채취기를 오염시키게 되고, 오염된 견면채취기는 정상누에고치까지 교차 오염시키는 문제를 야기한다. 따라서 견면 채취 전 불량고치를 선별해주는 작업이 필요하다. 본 연구에서는 근적외선 분광분석법을 이용한 불량누에고치 판별 가능성을 구명하고자 하였다. 이를 위해, 근적외선 대역(1000nm ~1700nm)의 초분광 영상 시스템을 이용하여 정상고치 240개와 불량고치 190개에 대한 분광스펙트럼을 획득하였고, 고치 중앙부를 ROI(Region of Interests)로 설정하여 평균스펙트럼을 추출하였다. 추출된 평균스펙트럼을 이용하여 주성분분석을 통해 불량고치 판별 가능성을 확인하였으며 7가지 전처리(MSC, SNV, Smoothing, Baseline offset, Mean/Max/Range normalization, 1D/2D derivatives)를 수행한 스펙트럼과 원본 스펙트럼에 대한 PLS-DA(Partial Least Squares regression Discriminant Analysis) 분석을 진행하여 판별 모델을 개발하였다. 판별 모델 검증은 5-fold cross validation을 통해 수행되었다. 그 결과, 모든 전처리에서 검증데이터의 평균 정확도(specificity, sensitivity)가 85% 이상을 나타냈으며 baseline offset을 적용하여 데이터 전처리를 할 경우 검증데이터의 평균 정확도(accuracy)가 95.76%로 판별 결과가 가장 우수하게 나타났다. 위 결과로 추후 근적외선을 이용하여 불량 누에고치를 비파괴적으로 판별할 수 있는 선별기 개발이 가능할 것으로 보인다.

근적외선을 이용한 하수슬러지 건조장치 개발에 관한 연구

김성렬 ( Sung-yeul Kim ),이승원 ( Seung-won Lee ),김정권 ( Jung-kwon Kim ) 한국환경기술학회 2013 한국환경기술학회지 Vol.14 No.5

근적외선을 이용하여 하수슬러지를 건조시킨 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 회분식 실험에서 완전건조를 위한 용기는 호일용기가 적절하며, 근적외선 램프높이는 10cm가 이상적인 것으로 나타났다. 실험실규모의 장치를 이용한 연속식실험에서는 슬러지 두께 2cm 및 1cm 인 경우 완전건조까지의 체류시간은 각각 50분과 21분으로 나타났다. 연속실험 결과에서 완전건조의 최적조건을 슬러지 두께 2cm, 체류시간 37분으로 나타났다. 이것을 기준으로 슬러지 1ton 건조의 경우 약 2.34시간이 소요되며, 일 운전시간을 10시간으로 가정했을 경우 4.27ton/일 의 건조가 가능하게 된다. 따라서, 중소형의 하수처리장의 경우 본 연구에서 개발한 근적외선의 연속장치를 사용한다면 충분히 적용가능하리라 생각된다. The conclusions we have drawn from this study are significant and practical. The main results for drying sewage sludge by means of a near infrared ray are summarized as follows. In batch tests, a foil container is suitable and lamp height is 10 cm is the best for completing dry(drying time at 10cm lamp height). In continuous infrared drier bench scale, the retention times of 2 cm and 1 cm of sludge thickness for completing dry are 50 minutes and 21 minutes, respectively. The optimum conditions of the sludge thickness and retention time are 2cm and 37 minutes in the continuous system, respectively. It takes 2.34 hours to dry 1 ton of the sludge based on the optimum conditions, and it is possible to dry 4.27 tons of the sludge for 10 hours. A small or medium size of sewage treatment utilizing the continuous infrared drier system in the future can make dramatic improvements for drying the sewage sludge. Therefore, the continuous infrared drier is sufficient for the sewage treatments.

근적외선을 이용한 휴대용 쇠고기 냉해동 여부 판별 시스템 개발

박성민 ( Seongmin Park ),양명균 ( Myeongkyoon Yang ),윤영권 ( Youngkwon Yun ),김동준 ( Dong Jun Kim ),조성인 ( Seong In Cho ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

본 연구는 쇠고기의 냉해동 여부를 판별하기 위한 근적외선 분광분석 시스템 개발에 대한 것이다. 2018년 기준 우리나라 국민이 1인당 소비하는 쇠고기는 연간 12.6kg으로 이를 감당하기 위한 쇠고기 공급은 국내 생산량이 약 24만 톤, 수입량이 약 41만 톤에 이른다. 그런데 쇠고기는 단가가 비싼 것이 비해 냉동하지 않을 시 보관 가능 기간이 길지 않기 때문에 유통업자들이 냉동과정을 거친 제품을 냉장육으로 속여서 파는 일이 흔하다. 이는 특별사법경찰이 출동하여 단속하는 심대한 범죄이나 일선 소비자들이 구매 과정에서 확인할 수 없기 때문에 피해 사례가 계속 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 신선한 상태로 냉장된 시료와 일정 기간 냉동을 거친 후 냉해동된 시료에 대한 근적외선 스펙트럼을 휴대용 스펙트로미터로 획득하여 그 결과를 머신러닝하고, 이렇게 분류된 결과를 토대로 소비자가 구매 직전 즉시 본인이 구매하려는 쇠고기가 냉동된 적이 있는지에 대한 여부를 판정할 수 있는 스마트폰 애플릿을 제작하였다. 추후 실험실 환경에서 얻어진 전단응력 및 보수력 데이터와 함께 연계시키면 보다 완성도 높은 결과를 얻을 수 있을 것으로 전망된다.

근적외선을 이용한 휴대용 한우 조직감 등급 판별 시스템 개발

박성민 ( Seongmin Park ),손대식 ( Daesik Son ),양명균 ( Myeongkyoon Yang ),윤영권 ( Youngkwon Yun ),김동준 ( Dong Jun Kim ),조성인 ( Seong In Cho ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

본 연구는 한우육의 조직감을 판별하기 위한 근적외선 분광분석 시스템 개발에 대한 것이다. 한우육은 등급 판정에 있어서 마블링이 가장 중요한 요소로 알려져 있었으나 최근 과도한 지방 섭취를 피하는 소비자들의 트렌드 및 곡물사료를 사용하는 한우 사육 방식에 대한 문제가 제기되어 육색과 조직감을 중심으로 한 새로운 등급판정체계가 도입될 예정이다. 그런데 조직감에 대한 수치 데이터를 얻기 위해서는 실험실 환경에서 전단 응력을 측정하는 것이 유일한 방법이기 때문에 등심육을 파괴하지 않고 빠르게 판정해야 하는 도축장 환경에서는 전단응력 측정 대신 품질판정사의 감에 의존하고 있다. 판정을 인력에 맡기면 사람마다 결과가 달라지기도 하고 개인의 컨디션 및 환경요소에 의해 영향을 받을 수도 있는 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 품질판정사의 분류에 따라 조직감 등급이 나누어진 한우육에 대한 근적외선 스펙트럼을 휴대용 스펙트로미터로 획득하여 그 결과를 머신러닝하고, 이렇게 분류된 결과를 토대로 도축장 환경에서 즉시 판정이 이루어질 수 있는 스마트폰 애플릿을 제작하여 현장 테스트까지 수행하는 것을 목표로 하였다. 추후 실험실 환경에서 얻어진 전단응력 데이터와 함께 연계시키면 보다 완성도 높은 결과를 얻을 수 있을 것으로 전망된다.