In this paper we propose a lock-in detection method for portable sensor systems and demonstrate with the portable detection module that has high sensitivity and robustness against the noise. The simple portable sensor module is manufactured using MCU(Micro Contorl Unit), OPAMP, MOSFET and a pair of infrared sensor. Manufactured sensor module is testified in the noisy environment caused by an external light and an white noise source. Without any type of band pass filters, we recover a signal of 33 $mV_{p-p}$ in 80 $mV_{p-p}$ white noise and get the DR(Dynamic Reserve) of 14 dB.
In this study, we have fabricated an infrared optical fiber based sensor which can monitor the respiration of a patient. The design of a chalcogenide optical fiber based sensor is suitable for insertion into a high electro-magnetic field environment because the sensor consists of low cost and compact mid-infrared components such as an infrared light source, a chalcogenide optical fiber and a thermopile sensor. A fiber-optic respiration sensor is capable of detecting carbon dioxide ($CO_{2}$) in exhalation of a patient using the infrared absorption characteristics of carbon gases. The modulated infrared radiation due to the presence of carbon dioxide is guided to the thermopile sensor via a chalcogenide receiving fiber. It is expected that a mid-infrared fiber-optic respiration sensor which can be developed based on the results of this study would be highly suitable for respiration measurements of a patient during the procedure of an MRI.
본 논문에서는 스마트폰에 장착 가능하고 휴대가 가능한 고효율 NDIR $CO_2$ 센서 모듈을 개발하였다. 저전력 회로 설계를 위하여 텅스텐램프 대신에 적외선 LED를 사용하였으며, 센서 모듈에 최적화된 광도파로를 설계 및 제작하였다. 스마트폰과 인터페이스가 가능한 회로를 통하여 스마트폰의 전원으로 센서 모듈이 구동되도록 설계하였다. $CO_2$ 농도, 온도 및 습도 등 측정된 센서의 데이터는 스마트폰 앱을 통하여 화면에 표시하였다. 측정 결과, 개발된 센서 모듈은 온도$-10^{\circ}C{\sim}50^{\circ}C$ 구간에서 0 ~ 3,000ppm 범위의 $CO_2$ 농도를 측정할 수 있었으며 측정 오차는 ${\pm}60ppm$이내였다.
Kim, Ho Won;Min, Seong Ki;Choi, Young Chan;Kong, Seong Ho
센서학회지
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제23권3호
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pp.165-169
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2014
An existing infrared (IR) analysis system is generally composed of infrared source, IR focusing lenses, IR detector, and optical chopper. An optical chopper is widely used in combination with lock-in amplifier to improve the signal-to-noise ratio by periodically interrupting incident light beam. During recent years, a few researches on miniaturized optical chopper have been reported to apply to micro-scaled optical systems. In this paper, a micro optical chopper operated by electromagnetic actuation is proposed and applied to a miniaturized micro-scaled optical system operating in IR spectral range. Additionally, the fabrication method of the proposed micro chopper is demonstrated. The proposed micro optical chopper is composed of the polydimethylsiloxane (PDMS) membrane, solenoid, and permanent magnet. The permanent magnet is bonded on the PDMS membrane using an ultraviolet-activated adhesive. The operation of the chopper is based on the attractive and repulsive forces between permanent magnet and solenoid induced by an electrical current flowing through the solenoid. The fabricated micro optical chopper could operate up to 200 Hz of frequency. The maximum operating distance of the chopper with 7mm diameter membrane was $750{\mu}m$ at 100 Hz of frequency.
Pulse oximetry, a non-invasive technique for evaluating blood oxygen saturation, conventionally depends on isolated measurements, rendering it vulnerable to factors like illumination profile, spatial blood flow fluctuations, and skin pigmentation. Previous efforts to address these issues through imaging systems often employed red and near-infrared illuminations with distinct profiles, leading to inconsistent ratios of transmitted light and the potential for errors in calculating spatial oxygen saturation distributions. While an integrating sphere was recently utilized as an illumination source to achieve uniform red and near-infrared illumination profiles on the sample surface, its bulkiness presented practical challenges. In this work, we have enhanced the pulse oximetry imaging system by transitioning illumination from an integrating sphere to a multi-wavelength LED configuration. This adjustment ensures simultaneous emission of red and near-infrared light from the same position, creating a homogeneous illumination profile on the sample surface. This approach guarantees consistent patterns of red and near-infrared illuminations that are spatially uniform. The sustained ratio between transmitted red and near-infrared light across space enables precise calculation of the spatial distribution of oxygen saturation, making our pulse oximetry imaging system more compact and portable without compromising accuracy. Our work significantly contributes to obtaining spatial information on blood oxygen saturation, providing valuable insights into tissue oxygenation in peripheral regions.
Optical imaging modalities with properties of real-time, non-invasive, in vivo, and high resolution for image-guided surgery have been widely studied. In this review, we introduce two optical imaging systems, that could be the core of image-guided surgery and introduce the system configuration, implementation, and operation methods. First, we introduce the optical coherence tomography (OCT) system implemented by our research group. This system is implemented based on a swept-source, and the system has an axial resolution of 11 ㎛ and a lateral resolution of 22 ㎛. Second, we introduce a fluorescence imaging system. The fluorescence imaging system was implemented based on the absorption and fluorescence wavelength of indocyanine green (ICG), with a light-emitting diode (LED) light source. To confirm the performance of the two imaging systems, human malignant melanoma cells were injected into BALB/c nude mice to create a xenograft model and using this, OCT images of cancer and pathological slide images were compared. In addition, in a mouse model, an intravenous injection of indocyanine green was used with a fluorescence imaging system to detect real-time images moving along blood vessels and to detect sentinel lymph nodes, which could be very important for cancer staging. Finally, polarization-sensitive OCT to find the boundaries of cancer in real-time and real-time image-guided surgery using a developed contrast agent and fluorescence imaging system were introduced.
본 연구는 광파장분석기 설계 및 구현에 관한 것이다. 실험을 위해 입력광은 적외선, 자외선, 가시광선으로 광원을 사용하였다. 전류전압(I-V) 변환회로는 포토다이오드[1]로 구성 되어 있다. 광기전력을 이용하여 전압을 측정한다. 측정한 전압의 크기로 광원의 파장을 알아낼 수 있다.
The main purpose of this paper is to develop sensing device of joint angle using loss of opfical fiber. The source of light to optical fiber is infrared rays diode, and receiver is a photo transistor. The bent angle of optical fiber is measured with rotary encoder, and The change of voltage due to the loss of light is measured with micro computer PIC16C74. The sensing device may be used to Functional Electrical stimulation(FES) System for Rehabilitation patient.
대한치과보존학회 2003년도 제120회 추계학술대회 제 5차 한ㆍ일 치과보존학회 공동학술대회
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pp.582-582
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2003
The purpose of this study was to apply the photoplethsmography(PPG) as a non-invasive tool to evaluate the blood flow of the anterior tooth in clinic. The system consist of two light-emitting diodes(LED) powered by 5V as the light source. The LED was designed to two weve lengths, 940(infrared) and 660(red)nm simultaneously with a 36nm bandwidth at half the peak intensity. The 54 anterior vital tooth were examined and the measured was analysed in frequency domian (power spectrum).(omitted)
산업화의 변화와 환경파괴에 영향중 음용수 수질의 평가 및 관리의 중요성이 대두되고 있다. 현재 우리나라의 탁도에 관한 법 규제가 되어 공정관리에 있어 1.0NTU이하의 저농도 탁도를 유지해야하며, 제어 기술이 필요한 과제로 남아있다. 본 연구는 470nm, 670nm, 850nm를 이용하여 탁도에 따른 흡광도 실험을 하였으며, 850nm의 광원과, 820nm의 수광소자를 이용하여 시료의 90,180도와 따른 반사과 투사광의 관계와 입사광과 수광부의 높이차를 두어 산란광의 영향에 대해 실험을 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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