복합레진을 광중합할 경우 광중합기의 광섬유말단은 환자의 구강점막과 직접 접촉하게 되어 광섬유말단의 오염이 불가피하다. 광섬유말단은 Centers for Disease Control and Prevention (CDC)에서 "semicritical category"로 분류되며 가압증기 멸균을 하거나, 화학 용액에 10시간 이상 잠기도록 넣어 멸균을 하거나 최소한 고도의 소독처리를 하도록 요구한다. 현재 광중합기의 광섬유말단을 멸균/소독하는 방법은 가압증기멸균이 가능한 광섬유말단을 사용하여 멸균하는 법, 매 환자마다 glutaraldehyde와 같은 화학용액으로 멸균/소독을 하는 법, 멸균되어 시판되는 일회용 플라스틱 광섬유말단을 사용하는 법, 그리고 투명 랩과 같은 일회용 차단막으로 광섬유말단을 감싸는 방법 등이 있다. 일회용 차단막을 사용할 경우 광섬유말단과 환자의 구강점막의 직접적인 접촉을 막아 비교적 간단하게 교차감염의 위험성을 줄일 수 있다.
방사선량 측정을 위하여 섬광체와 광섬유를 이용한 원격 측정용 센서를 개발하였다. 유리 광섬유와 상용화된 플라스틱섬광체로 원거리 측정 가능성을 시험하였고, 에폭시 수지로 자체 개발한 섬광검출소재로 방사선 측정센서로써의 성능을 평가하였다. 에폭시 수지와 유기섬광물질의 배합별 물질 특성을 측정하여 최적의 조건을 도출하였다. 광섬유와 섬광체를 연결할 때, 불완전한 접속으로 인한 광 손실을 줄이기 위하여 섬광검출소재 제조 과정 중 소재내로 광섬유를 삽입하여 일체형으로 센서를 제조하였다. 일체형 센서는 유리광섬유의 단점을 보완하여 플라스틱 광섬유를 적용하였으며, 방사선 반응 체적별 검출효율을 평가하기 위하여 검출소재 밑단으로부터 일정 거리의 광섬유를 배치하여 측정하였다. 개발한 방사선 검출용 센서는 오염도 원거리 측정뿐만 아니라 측정센서로써의 적용도 가능할 것으로 예상된다.
본 연구에서는 광섬유를 이용하여 반사형과 투과형의 MR-Compatible Photoplethysmograph (PPG) 측정 시스템을 개발하고, 그 성능을 비교하고자 한다. 반사형 타입은 광섬유 다발의 끝단을 피부에 접촉 시킨 후 반사현상을 이용하여 PPG 신호를 측정하고, 투과형 타입은 광섬유 사이에 피부를 접촉시킨 후 투과현상을 이용하여 PPG 신호를 계측한다. PPG 측정 시스템은 광 신호를 검출하는 센서 부분, 근적외선 광 신호를 송수신하는 광케이블 부분, 신호 증폭 부분, 잡음 제거를 위한 필터부분으로 구성되어 있다. 반사형 및 투과형 PPG 신호의 SNR을 비교한 결과 반사형은 23.5dB이고 투과형은 22.2dB로 차이가 거의 없었다. 그러므로 실험 환경이나 목적에 따라 두 가지 타입 중 효율성이 좀 더 높은 것을 선택하여 사용할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 플라스틱 광섬유용(POF) 광커넥터와 광송수신모듈을 설계. 제작하여 특성을 평가하였다. 650nm와 850nm POF 광커넥터는 광학적, 기계적, 환경적 신뢰성 시험을 통해 안정성을 확증할 수 있었다. POF 광송수신모듈은 1.25Gbps와 155Mbps급의 SC, RJ-45 형태의 구조로 제작되었고, 이를 적용하여 S/W Hub 및 광전 Outlet, Media Converter등을 구현하였다.
플라스틱 광섬유섬광체(PSF)를 여러 가닥의 다발로 묶은 방사선센서를 제작하여 $^137Cs$ 감마선원에 적용하여 가닥수에 따른 방사선 계측 특성을 분석하였다. 이를 통하여 센서부위와 전송용 광섬유간의 집광을 용이하게 하는 끝이 가늘어지는 광섬유(Tapered fiber)의 필요성을 발견하였다. Tapered 광섬유의 성능을 예측하기 위하여 polystyrene을 기반으로 미량의 dPOPOP와 PPO 또는 dPBD를 첨가한 Tapered 플라스틱 섬광체를 제작하였으며, $^137Cs$ 선원 1 1.5, 3, 5 ${\mu}Ci$에 적용하여 출력파고 및 방사능과 총계수치 사이의 비례관계를 분석하였다. 본 연구를 통하여 플라스틱 광섬유섬광체를 Tapered 형태로 제작하는 경우 ${\mu}Ci$ 수준의 감마선 장에서 방사선 계측기로 개발될 수 있음을 확인하였다.
의료용으로 사용되는 새로운 개념의 환자감시용 센서 매트와 그 신호처리방식을 제시하였다. 제시된 센서 매트와 플라스틱 광섬유를 교차시켜 배치한 구조를 갖는 내부 센서층을 갖는 구조로 제작하였다. 플라스틱 광섬유의 대구경 특성을 이용하여 불필요한 외부환경 요인에 의하여 발생되는 잡음요소들을 평균화하여 신호성분만을 통과시키는 대역통과필터를 구현하였다. 센서 출력단에 신호처리부를 부가하여 추가로 불필요한 성분들을 제거하여 잡음제거 능력을 향상시켰고 지능형 알고리즘을 사용하여 신뢰성 있는 환자호흡감지방식을 구현하였다. 신호와 주변잡음 모두에게 고감도를 보이는 기존의 기계적인 방식을 사용하는 감지방식과는 달리 본 연구에서 제시된 방식은 신뢰성 있는 호흡 감지가 가능함을 보여주었다.
본 논문에서는 플라스틱 광섬유 묶음을 이용하여 차동검출기를 구성하고 무선광 연결 수신부에서 잡음광 소거에 활용하였다. 광섬유 묶음을 이용하여 수신광을 분리해서 2개의 포토다이오드에 연결하면, 동일한 지점에서 잡음광을 검출하는 효과가 발생하므로, 잡음광의 공간분포가 심하게 변하여도 2개의 포토다이오드의 위치 차이로 인한 출력 전압의 변동이 나타나지 않아 잡음 소거 효과가 높아진다. 광 필터가 부착된 단일의 광검출기에 비하여 광섬유 묶음을 사용한 수신부에서 신호대잡음비를 약 $10\;\cal{dB}$ 개선하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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