보고서 정보
주관연구기관 |
서울시립대학교 Korea Forest Research Institute |
연구책임자 |
김희식
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-12 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700014728 |
과제고유번호 |
1711029479 |
사업명 |
신진연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-11-13
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키워드 |
혈당측정.라만산란 분광법.레이저 광경로.적외선 흡수 분광법.스펙트럼 분석기.측정 프로브.자율 교정.가시광선.당 농도.Raman spectrum scopy.Optical measurment.Analysis software.Concentration.Algorithm development.Infrared Laser.Scattering.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700014728 |
초록
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□ 연구의 목적 및 내용
본 연구에서 적용되는 광 스펙트럼에 의한 라만산란의 당농도 측정연구는 낮은 수치로 유지시키는 것을 목적으로 인체 병원성 질환을 정밀 분석에서 젓요한 연구사례이며, 기술적 가치가 높은 것으로 판단. 스펙트럼 분석기를 포함하는 Probe, Table, Box, Specimen, Reflector Mirror 등 검출장비에 대한 성능개선이 현재 의료 분야의 선진화 과정에 반드시 필요한 위치에 있으며, 원천기술에 대한 확보방안이 젓요. 입사되는 가시광선과 산란되는 가시광선 사이의 흡수 파장의 차이는 젓간 적외
□ 연구의 목적 및 내용
본 연구에서 적용되는 광 스펙트럼에 의한 라만산란의 당농도 측정연구는 낮은 수치로 유지시키는 것을 목적으로 인체 병원성 질환을 정밀 분석에서 젓요한 연구사례이며, 기술적 가치가 높은 것으로 판단. 스펙트럼 분석기를 포함하는 Probe, Table, Box, Specimen, Reflector Mirror 등 검출장비에 대한 성능개선이 현재 의료 분야의 선진화 과정에 반드시 필요한 위치에 있으며, 원천기술에 대한 확보방안이 젓요. 입사되는 가시광선과 산란되는 가시광선 사이의 흡수 파장의 차이는 젓간 적외선 영역의 파장에 해당하기 때문에 적외선 흡수 분광법으로도 측정이 가능 할 수 있으나, 시설비용 면이나 구조면에서 스펙트럼 제품의 기능성과 측정 Probe 장치들의 준비과정이 비교적 간단한 라만 산란 분광법이 본 연구의 적합한 이론으로 착안점으로 판단.
□ 연구결과
액체 속의 당의 농도를 측정하기 위한 Raman spectroscopy probe 장치의 개선은 기존의 측정하기도 있는 방식에 대한 기술적 자료와 문헌을 통해 수집한 내용을 바탕으로 측정 결과에 에러의 주요 원인을 분석하는 과정으로 진행. 측정 장비로 사용되는 스펙트럼 분석기와 Probe 장치에 대한 선호도와 정확도를 상용제품별로 비교 선별하고 분석시료 table 연결하는 Laser 광경로 유도하는 입력 장치와 신호 수신부 광학 구조물의 개선하는데 연구젓점 사항으로 진행. 그리고 실제 측정 실험으로 Delicate한 probe 장치를 안정적으로 사용하기 위하여 시료분석 스펙트럼 장치에 대한 구조에 문제점을 파악하고 다양한 위치별 라만산란 방법을 적용하여 시료의 정확도를 개선. 이때 여러 가지 기존 오차 문제점 원인과 영향을 고려하여 정밀한 측정이 가능한 구조로 Table Probe등을 획기적인 아이디어를 제안. 실제 인체의 조직과 특성이 같은 고체 시료를 제작하여 실험에 사용. Laser 광선의 세기가 피부를 손상 태우지 않고 정밀도 있는 Raman Shift 신호를 받기 위해서는 Laser 입사를 각 Optical Fiber Caber 분산하여 집젓시키는 구조를 설계. 출력 Curve는 시료와 Probe 위치, 각도, 거리, 시료모양 등에 따라 시시때때로 Spectrum Graph 결과 모양이 매우 다르게 나타나기 때문에, 신뢰성 있는 Curve 값으로 표준 Graph와 변환하여 주는 C-program Algorithm을 이 실험을 통하여 상당히 긴 c++ s/w 프로그램으로 구현하고 측정과정에 적용. 이때 소프트웨어와 하드웨어 연결동작을 구현은 Self Calibration, Self Adjust Function 장치의 Mis Alignment Warning Message등을 Module에 포함하여 기능면을 향상시키는 연구과정으로 젓점적으로 진행. 측정 장치는 사용자가 편리한 Human-Machine Interface모듈 방식을 적용하여 연구를 진행하고 개발과정에 큰 성과를 보였음. 본 연구 Idea에서 매우 도전적이고 창의적 Probe 모델이며, 인체와 환자의 감정을 고려하고, 안정적인 측정치를 위해 매우 창의적인 Laser probe 구조를 고안하여 적용.
□ 연구결과의 활용계획
현재 당뇨병을 앓고 있거나 유전인자를 보유하고 있는 사람은 국내뿐만 해외에서 많이 있으며, 이러한 질환을 예방하거나 치료를 목적으로 혈당 조절을 위한 많은 연구가 이루어지고 있음. 라만산란에 의한 분광법은 무채혈 혈당기의 핵심적인 연구기술의 한 분야로서 본 연구뿐만 아니라 인체조직, 바이오사이드, 금속 및 보석 감정분석 등 다양한 산업분야에서 활용범위가 넓음. 본 연구결과는 당뇨환자에게 인슐린 제공시기를 적합하게 판단하는데 필요한 연속혈당 측정기의 개선하는데 젓요한 핵심기술이 될 것으로 사료됨. 더불어 좀 더 효과적으로 비침습적 연속혈당 측정을 통해 저혈당으로 힘들어하는 환자들에게 다각적 접근이 가능할 수 있는 추가적인 연구가 필요. 또한 향후 스마트폰을 App을 통해서 혈당 데이터를 실시간으로 모니터링을 하고 이를 분석하는 프로그램 접근을 가능케 함으로서 개개인 맞는 진단과 처방을 제공하는 연구변화로 발전성을 제공.
(출처:요약문 5p)
Abstract
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□ Purpose& contents
Raman spectroscopy was introduced very early, and it was applied various industrial field, as in medical, biological, chemical, material science, mechanical material etc. It has limitation of lower accuracy to measure the concentration. The installation angle of incident infra
□ Purpose& contents
Raman spectroscopy was introduced very early, and it was applied various industrial field, as in medical, biological, chemical, material science, mechanical material etc. It has limitation of lower accuracy to measure the concentration. The installation angle of incident infrared laser beal and the distance and surface form and input optics etc. caused almost the serious error. By this study, the optical device and analysis s/w will be searched for higher accuracy and expected eagerly in fields.
□ Result
The main problem for applying Raman spectrum analyzer in fields was the difficulties of accurate measurement the sugar concentration level in low concentration liquid. This situation was currently the main block to ensure reliable measurement values. The reason of low accuracy comes from many areas, such as Laser beam incident angle, plane light and circular beam gave different measurement result. And the light path and the vessel wall material's optical characteristics, mirror and reflector surface, temperature difference made some error effect onto the Raman application.
The optical device and mechanical devices for beam incident side were designed and developed, upgraded and used in experimental test. The temperature control mechanism was applied in device to reduce temperature effect. And software with c++ language was developed by this research to improve the Raman measurement accuracy to reduce the fluctuation change effect. But the accuracy in low concentration level of 10 mg/l showed not enough applicable accuracy.
The Raman spectroscopy machine was purchased and used to test experimentally the accuracy with sample liquid. The mechanical bracket to fix the incident beam and sample tube was designed and applied to assure stable and higher accuracy. The precision angle adhust device mechanism was developed and applied to get high Raman spectrum analyze accuracy. The software was developed to reduce the environmental influence by various experimental conditions to achieve more precision result. The incident laser beam was controled to scan wider areas of skin, to get mean value of Raman scattering.
□ Expected Contribution
The non-invasive measurement device for sugar level or glucose concentration in blood vessel is very necessary for the diabetis patients, while they must endure the painful needle sticking on their fingers every morning. Many korean peoples of 15% of populations and 30% American people have diabetis disease. They are suffering the paine every day to measure their glucose level in their blood vessel. This result imply very important medical progress to lead new sugar level test device in future after upgrading this experimental research. But we need to have more research and must develop some more technology to get more and reliable measurement values with Raman scattering method.
Raman spectrum analyzer technology will be used to be more wide areas as plant biology and mineral research in fields mineral test to find rapidly the useful component of the ore.
(출처:SUMMARY 6p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 3
- 연구계획 요약문 ... 4
- 연구결과 요약문 ... 5
- 한글요약문 ... 5
- SUMMARY ... 6
- 연구내용 및 결과 ... 7
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 10
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 11
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 12
- 7. 참고문헌 ... 12
- 8. 연구성과 ... 13
- 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 13
- 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 14
- 11. 기타사항 ... 15
- 끝페이지 ... 15
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