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Song Hyunjae,송태경,강지운 대한초음파의학회 2023 ULTRASONOGRAPHY Vol.42 No.2
Purpose: High-contrast tissue characterization of thermal ablation has been desired to evaluate therapeutic outcomes accurately. This paper presents a photoacoustic (PA) characterization of thermal tissue ablation in the visible spectrum, in which higher light absorbance can produce spectral contrast starker than in the near-infrared range. Methods: Ex vivo experiments were performed to measure visible PA spectra (480-700 nm) from fresh porcine liver tissues that received a thermal dose in a range of cumulative equivalent minutes at 43°C (CEM43). The local hemoglobin lobe area between 510-600 nm and wholespectral area under the curve were evaluated to represent the transition of hemoglobin into methemoglobin (MetHb) in the target tissue. Results: The thermal process below an estimated therapeutic CEM43 threshold (80-340 minutes) presented a progressive elevation of the PA spectrum and an eventual loss of local hemoglobin peaks in the visible spectrum, closer to the MetHb spectrum. Interestingly, an excessive CEM43 produced a substantial drop in the PA spectrum. In the spectral analysis, the visible spectrum yielded 13.9-34.1 times higher PA sensitivity and 1.42 times higher contrast change than at a near-infrared wavelength. Conclusion: This novel method of PA tissue characterization in the visible spectrum could be a potential modality to evaluate various thermal therapeutic modalities at high-contrast resolution.
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가시광선-근적외선 반사스펙트럼을 이용한 쇠고기의 신선도 평가
최창현,김종훈,김용주,Choi, Chang-Hyun,Kim, Jong-Hun,Kim, Yong-Joo 한국축산식품학회 2011 한국축산식품학회지 Vol.31 No.1
본 연구에서는 유통현장에서 실시간으로 쇠고기 신선도를 측정하기 위해 가시광선-근적외선 반사 스펙트럼을 이용하여 쇠고기 신선도에 영향을 미치는 인자와 설정된 저장기간에 대하여 예측 모델을 개발하고 검증하였다. 쇠고기 시료는 총 216개를 사용하였으며 0-14일의 기간 동안 2일 간격으로 가시광선-근적외선 반사 스펙트럼을 측정한 후, 쇠고기의 신선도에 영향을 미치는 인자인 총균수, pH, VBN, TMA, TBA값을 공인된 방법을 이용하여 측정하였다. 예측모델은 다중회귀분석 방법과 최적 변수 선택이 가능한 stepwise 방법을 이용하여 개발하였으며, 예측모델의 선정은 결정계수, 오차, RPD를 이용하였다. 예측모델의 검증은 미지의 시료를 이용하였으며 그 결과 결정계수, 오차, RPD는 총균수에서 각각 0.74, 0.64, 2.75 Log CFU/$cm^2$, VBN은 각각 0.73, 1.45, 2.00 mg%, TMA는 각각 0.70, 0.19, 2.58 mg%, TBA값은 각각 0.73, 0.13, 2.77 mg MA/kg로 비교적 안정된 예측성능을 보여 주었다. 저장기간에 따른 예측모델의 검증결과는 결정계수, 오차, RPD가 각각 0.77, 1.94일, 2.53으로 실험 시 저장기간이 2일 간격인 점을 고려할 때, 비교적 높은 정밀도를 보이고 있음을 알 수 있다. pH의 예측성능은 결정계수, 오차, RPD가 각각 0.43, 0.10, 1.10로 다른 신선도 인자에 비해 낮은 결과를 보여 주었다. 본 연구에서는 가시광선-근적외선 분광분석법을 이용하여 쇠고기 신선도의 비파괴 평가에 대한 가능성을 제시하였으나 유통현장에서 적용을 위해서는 보다 많은 시료의 확보를 통한 예측모델의 신뢰성 향상과 stepwise방법으로 선정된 파장 영역을 기본으로 하는 부분최소자승법, 인공지능 등의 다양한 알고리즘의 적용을 통한 성능개선이 필요할 것으로 판단된다. The objective of this study was to develop models to predict freshness factors (total viable counts (TVC), pH, volatile basic nitrogen (VBN), trimethylamine (TMA), and thiobarbituric acid (TBA) values) and the storage period in beef using a visible and near-infrared (NIR) spectroscopic technique. A total of 216 beef spectra were collected during the storage period from 0 to 14 d at a $10^{\circ}C$ storage. A spectrophotometer was used to measure reflectance spectra from beef samples, and beef freshness spectra were divided into a calibration set and a validation set. Multi-linear regression (MLR) models using the stepwise method were developed to predict the factors. The MLR results showed that beef freshness had a good correlation between the predicted and measured factors using the selected wavelength. The correlation of determination ($r^2$), standard error of prediction (SEP), and ratio of standard deviation to SEP (RPD) of the prediction set for TVC was 0.74, 0.64, and 2.75 Log CFU/$cm^2$, respectively. The $r^2$, SEP, and RPD values for pH were 0.43, 0.10, and 1.10; those for VBN were 0.73, 1.45, and 2.00 mg%; those for TMA were 0.70, 0.19, and 2.58 mg%; those for TBA values were 0.73, 0.13, and 2.77 mg MA/kg; and those for storage period were 0.77, 1.94, and 2.53 d, respectively. The results indicate that visible and NIR spectroscopy can predict beef freshness during storage.
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가시ㆍ근적외 분광 스펙트럼을 이용한 토양 이화학성 추정
최은영(Eunyoung Choe),홍석영(S. Young Hong),김이현(Yi-Hyun Kim),송관철(Kwan-Cheol Song),장용선(Yong-Seon Zhang) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회지 Vol.42 No.6
농경지에서 채취한 30개의 토양 Profile에 대해 깊이 별로 채취한 시료를 이용하여 pH, CEC, Ca, Mg, Org.C항목에 대해 분광 스펙트럼과 화학분석에 의한 토양 특성값의 통계적 정량화를 수행하였다. 추정모델의 신뢰도를 높이기 위해 원시 반사 스펙트럼 외에도 Log, 도함수, Continuum 제거 등의 변환을 거친 스펙트럼을 입력변수로 이용하였고 그 중에서CR스펙트럼은 각 토양 특성 항목과 일괄 추정, 유형별 추정식의 모든 경우에서 통계적 유의성을 가진 추정 결과를 보였다. 특정 토양 특성 항목에서는 다른 변환 스펙트럼이 더 유의한 결과를 나타내었지만, 동시 다항목 분석을 하는 경우 CR 스펙트럼을 이용하는 것이 분석의 신속성과 용이성을 제공할 것으로 사료된다. 추정모델 성능 향상을 위해 토양의 여러 특성에 의한 스펙트럼의 변화 중에서 큰 요인 중 하나인 토색과 관련된 Fe에 의한 500-1200 ㎚ 영역에서의 흡수 스펙트럼 특징에 의해 유형을 나누어 추정모델을 도출하였다. 유형별 추정모델 적용 결과가 일괄 추정값보다 월등히 높은 결과를 나타내지는 않았지만, 대체적으로 유형별 추정모델이 약간 높은 유의성을 나타내었고, 특히 Ca와 CEC의 경우 상당히 향상된 결과를 보였다. 이러한 스펙트럼의 처리와 스펙트럼의 유형분류 등을 고려한 정량 추정 모델을 통해 가시ㆍ근적외 영역의 스펙트럼을 이용하여 토양의 특성을 동시에 다항목에 대한 분석을 신속하게 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 추정 모델은 토양 특성에 대해 광역 단위에서 다량의 시료 분석에 유용하므로 지역, 세계 규모의 디지털 토양 매핑, 토양 분류 및 원격탐사 자료와의 연계 분석에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. This study focused on establishing prediction models using visible-near infrared spectrum to simultaneously detect multiple components of soils and enhancing the performance quality by suitably transformed input spectra and classification of soil spectral types for prediction model input. The continuum-removed spectra showed significant result for all cases in terms of soil properties and classified or bulk predictions. The prediction model using classified soil spectra at an absorption peak area around 500㎚ and 950㎚ efficiently indicating soil color showed slightly better performance. Especially, Ca and CEC were well estimated by the classified prediction model at R² > 0.8. For organic carbon, both classified and bulk prediction model had a good performance with R² > 0.8 and RPD> 2. This prediction model may be applied in global soil mapping, soil classification, and remote sensing data analysis.
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Bromination Reaction of Methyl Pyropheophorbide--a
Wang, Jinjun,Han, Guangfan,Wu, Xuran,Wang, Lumin,Shen, Rongji CHINESE MEDICAL ASSOCIATION 2004 CHINESE JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY Vol.24 No.5
<P>Methyl pyropheophorbide-a (MPP-a) was used as starting material for the synthesis of new bromine-substituted chlorin compounds. The bromines were introduced into 3-position and meso-position of the chlorin chromophore by addition reaction and substitution reaction with the bromide reagents to give mono-bromine- and tri-bromine-substituted chlorines. The formal addition product, hydrolyzate and esterified product were obtained by addition reaction with 30% hydrogen bromide in acetic acid. MPP-a was oxidized with OsO<SUB>4</SUB> in THF containing catalytic pyridine at 0 ℃, and followed by glycol cleavage with sodium periodate in aqueous THF to give the methyl pyropheophorbide- d (MPP-d) which was reacted with carbon tetrabromide and triphenylphosphine to generate gem-dibromine substituted product at 3~b-position. The structures of all new compounds were characterized by elemental analysis, UV, IR and ]H NMR spectra.</P>
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오디오 스펙트럼과 가시광 스펙트럼의 매핑을 통한 LED 감성 조명
장영범,신지혜,석상철 한국공학안전보건예술학회 2011 한국공학예술학회 논문지 Vol.3 No.-
이 논문에서는 오디오 신호의 스펙트럼을 가시광선 스펙트럼으로 매핑하는 다양한 매핑 함수를 제안한다. 인간의 청각이 인지하는 오디오 스펙트럼의 전 대역을 시각이 인지하는 가시광 스펙트럼의 전 대역으로 매핑하는 감성 조명 알고리즘을 제안한다. 기본적인 선형 매핑 방식과 특정 주파수 대역을 강조하는 비선형 스펙트럼 매핑 방식을 제안하였으며, 특히 비선형 매핑은 저역 오디오 신호와 대역 오디오 신호에 대하여 매핑 방식을 제안한다. In this paper, efficient functions for audio spectrum mapping with visible spectrum are proposed. Through mapping overall hearing frequency band with visible frequency band, emotional lighting might be possible. We propose a basic linear mapping function and non-linear mapping functions emphasizing specific audio frequency bands.
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장영범,최병주 한국공학안전보건예술학회 2010 한국공학예술학회 논문지 Vol.2 No.-
이 논문에서는 음악 등의 오디오 신호를 사용하여 LED 조명을 제어하는 새로운 기술을 제안하였다. 음악이 플레이 되고 있을 때에 그 음악의 스펙트럼과 매칭되는 조명이 플레이되면 인간의 뇌가 느끼는 감성은 더욱 증폭될 수 있다. 제안된 기술은 오디오 신호가 갖고 있는 주파수 스펙트럼을 가시광선의 스펙트럼으로 매핑하여 LED 조명을 플레이되고 있는 음악과 매칭시킨다. 이 논문을 바탕으로 프로토타입(prototype) 조명기를 제작하여 인간의 청각과 시각의 감성을 매칭시키는 스펙트럼간의 상관관계를 찾는 연구가 계속되어야 한다. In this paper, a new LED lighting technique using music is presented. When music plays, lighting matched with the playing music can make listeners more comfortable. Proposed technique matches frequency spectrum of the playing audio signals with spectrum of the visible ray for LED lighting. Through testing of the prototype system based on this paper, matching performance for psychological lighting can be higher.
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피부의 특성 추출을 위한 가시광선 반사 스펙트럼의 역 추적 최적화 알고리즘 개선
최승호,임창환,정병조,Choi, Seung-Ho,Im, Chang-Hwan,Jung, Byung-Jo 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.3
In order to extract more accurate skin parameters, this study was focused on the improvement of the efficiency of a previous inverse fitting algorithm based on genetic algorithms. The algorithm provides the best fitting result of the diffusion approximation model to a VRS (visual reflectance spectroscopy) curve of skin. Simplex and wavelength selection methods were applied to the previous algorithm. Nine skin parameters were inversely extracted from the modeling studies. The revised inverse fitting algorithm was determined to produce an 83% reduction of computation time and a 0.64% reduction of sum of square error, compared to the previous algorithm. In conclusion, we confirmed that the new algorithm provides faster and more accurate solutions for the diffusion approximation model. 본 논문은 가시광선 반사 스펙트럼으로부터 피부조직의 광학적, 구조적 특성을 역 추출하는 알고리즘에 대한 연구를 다룬다. 본 연구에서는 유전알고리즘을 사용한 기존의 역 추적 최적화 알고리즘에 파장 선택법과 심플렉스법을 추가하여 알고리즘의 최적화 능력을 개선하였다. 파장 선택법은 기존 알고리즘에 사용된 135개의 파장 중 10개의 유효 파장만을 사용한 결과 계산시간이 83% 감소하였다. 심플렉스법을 사용해 유전알고리즘으로 얻은 근사적인 탐색 점으로부터 재 탐색을 수행하였고, 이를 통해 얻은 탐색 점의 SSE(sum of square error)는 기존 유전알고리즘 만으로 얻은 탐색 점이 가지는 SSE의 0.64%였다. 본 연구의 모델링 결과를 통해 개선된 알고리즘이 기존 알고리즘에 비해 빠르고 정확한 해를 찾는다는 것을 확인할 수 있었다.
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