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서버 클라이언트 기반의 실시간 마이크로칩 형광 이미지 분석 시스템 개발
조미경,심재술,Cho, Migyung,Shim, Jaesool 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.5
In the field of clinical medicine and research, the analysis of such as protein and DNA at the molecular level and even at the cell level are necessary for disease diagnosis and treatment. In many cases, a real time image of samples is needed for the accurate analysis and manipulation of samples since experimental samples are degenerated with time. In this research, a three-dimensional fluorescence microscope device was developed for taking images of protein and DNA inside a single cell and the server-client based image analysis system was made for an integrated management of the real-time images taken from the microscope device. The system consists of a fluorescent measurement device, the associated software and a client program on smartphone. The developed system allows doctors or experimental managers to receive and look at the real-time experimental images taken from the samples of patients anywhere in the emergency, to analyze results and to instantly diagnose the disease and to transfer the results to the patients. As a result, the system is able to be utilized in the implementation of ubiquitous health as well. 임상 의료 분야에서 질병 진단 및 치료를 위해서는 분자 수준(프로틴, DNA 등)의 크기 뿐만 아니라, 세포 수준에 대한 분석이 필요하다. 많은 경우 실험 샘플이 시간에 따라 변질되기 때문에 정확한 분석을 위해서는 빠른 분석과 실시간 데이터가 필요하다. 본 연구에서는 나노 마이크로 크기의 세포내 단백질이나 DNA의 변화 과정 등을 촬영할 수 있는 3차원 형광 관측 장치를 제작하고 이로부터 얻은 형광 이미지를 실시간 통합 관리 및 분석하기 위한 서버 클라이언트 기반의 형광 이미지 분석 시스템을 구축하였다. 시스템은 형광 관측 장치와 소프트웨어 그리고 형광 이미지를 실시간으로 분석할 수 있는 모바일 프로그램으로 구성된다. 개발된 시스템은 의료인이 시공간의 제약 없이 응급환자의 샘플에서 획득한 형광이미지를 실시간으로 전송받아 분석 및 진단을 내릴 수 있도록 해 주므로 유비쿼터스 헬스 구현에 활용할 수 있다.
조미경,문상준,심재술,Cho, Mi-Gyung,Moon, Sang-Jun,Shim, Jae-Sool 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.11
나노 바이오산업의 발전과 더불어 세포 성장 과정에서 발견되는 세포의 이동, 분열, 통합, 아포토시스(apoptosis), 모양 변형, 세포들 간의 상호 작용 등을 포함하는 세포의 행동을 분석하기 위한 자동화된 시스템의 개발은 매우 중요하다. 본 연구에서는 세포 배양 과정에서 광학현미경을 통해 얻은 세포의 실시간 이미지들의 변화/변형 과정을 2D 또는 3D 분석 하기위한 전처리 방법과 세포와 클러스터(둘 이상의 세포의 결합)를 자동 식별하기 위한 방법, 시간의 흐름에 따라 변화되는 세포와 클러스터의 개수를 계수하기 위한 방법을 제시한다. 제안된 방법들은 30분 간격으로 촬영한 3T3 세포 배양 이미지들을 이용하여 실험하였으며 세포 및 클러스터를 분류하고 각각의 개수를 자동계수한 결과 평균 99.8%의 정확도를 보여 주었다. With growth of nano-bio industry, it is of significant importance to develop an automated system to exploit cell behaviors, including migration, mitosis, apoptosis, shape deformation of individual cells and their interactions among cells in the process of cell growth. In this paper, we proposed preprocessing techniques, a classification method which classifies clusters (overlapping multiple cells) from cells and an automated method which counts the number of cells and clusters in order to analyze 2D or 3D deformations of the cells in the real-time images from microscope in the cell culture. We conducted the 3T3 cell images taken from each thirty-minute interval. It showed the average 99.8% accuracy automatically for separating cells and clusters.
김수현,이무연,심재술,이동연,Kim, Soo-Hyun,Lee, Moo-Yeon,Shim, Jae-Sool,Lee, Dong-Yeon 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.2
본 연구에서는 복강경 매니퓰레이터의 로봇 사이즈와 복잡성, 제작 비용 등을 낮추기 위하여 자유도 수를 최소한으로 줄이면서도 인간의 팔과 같은 동작을 원활히 구현할 수 있도록 설계하였다. 복강경이 장착되는 연결부는 매니퓰레이터 작용단에 장착된 3자유도 수동 조인트 홀더를 통하여 복강경이 결합되고, 복강경 또한 로봇 시스템을 위하여 특수 설계된 것이 아닌, 기존의 일반 복강경을 직접 장탈착하여 활용 가능한 실용적인 복강경 보조 수술 매니퓰레이터 로봇 시스템을 구성하였다. 복강경 수술의 보조 역할을 수행하는 매니퓰레이터 로봇 시스템을 개발하며, 이때, 로봇 시스템은 수술을 직접 수행하는 수술자의 조작에 의해 이루어지는 반자동(semi-auto) 제어 방식과 수술자의 조작 없이 복강경의 영상에서 특징있는 정보를 추출하고, 이 정보로부터 복강경의 주시점을 자동으로 제어함으로써, 복강경 수술을 보조하도록 하고자 하였다. 수동 복강경 수술 작업 시 시술자의 의도대로 직접 또는 자동으로 수술 부위 및 시야를 변경 조정해줄 수 있는 수술 보조 로봇으로서 복강경 매니퓰레이터 로봇 시스템을 개발하고, 이에 대한 제어시스템을 구축하여 성능을 입증하고자 하였다. This paper presents the efficient laparoscope robot manipulator which is automatically controlled by visual servo control. The manipulator was controlled for its end position to have corresponding velocity defined in the global coordinate space from the laparoscope's visual information. The instrumental tip positions were detected and desired spatial position was derived to move the clinical viewing plane, then visual servoing task was accomplished. Our manipulator has some advantages that it can automatically track the clinically important view by laparoscope's images without any other operator. Four degree of freedom manipulator equipped a laparoscope holder crossly linked with universal joint-type passive rings connection. Expanded working space and surgical efficiency are accomplished from slant linking structure between manipulator and laparoscope. Geometrical analysis of laparoscope motion in the abdominal space through trocar was inspected to have reliable positional accuracy and controllability. Entire laparoscope robot system was designed to be easily set up and controlled in operation room since it has a few subsidiary facilities.
공초점 단층 이미지에서 수준별 잡음제거와 클러스터 경계선 추출
조미경,김진석,심재술,Cho, Mi-Gyung,Kim, Jin-Seok,Shim, Jae-Sool 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.12
조직 공학에서는 하이드로 젤 내 3차원 세포 배양 과정에서 세포와 세포간의 공생관계를 관찰하게 되는데, 시간이 경과함에 따라 세포들의 증가나 상호작용, 분화, 사멸되는 과정들을 고배율 공초점 현미경을 이용하여 단층 촬영하고, 촬영된 이미지들로부터 세포의 공생 메커니즘이나 변화 과정을 관찰 및 분석하기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 하이드로 젤 내 3차원 세포 배양 과정에서 단층 촬영된 세포 이미지로부터 클러스터 경계선 정보를 추출하기 위한 수준별 잡음 제거 방법과 클러스터 경계선 추출 방법을 제안하였다. 실험을 통해 제안된 방법은 하이드로젤로 인한 좁쌀 모양의 잡음에 뛰어난 잡음 제거 성능을 보여 줄 뿐만 아니라 복잡한 클러스터들에 대해서 도 정확한 클러스터 경계선을 추출함을 보여 주었다. In tissue engineering area, researchers observe symbiotic relationship such as proliferation, interaction, division apoptosis with time between cells in process of the 3D cell culture in hydrogels. The 3D cell culture process can be taken photographs into sliced images using confocal microscope. Symbiotic mechanism and changes of cell behaviors can be observed and analyzed from the images acquired by confocal microscope. In this paper, we proposed and developed graded noise elimination method and cluster boundary extraction method to extract boundaries information from sliced confocal images acquired in process of the 3D cell culture in hydrogels. The experiment based algorithm showed excellent performance for eliminating noises that have very small millet-shaped size. It is also showed to extract exact boundaries information for even complex clusters.
최소 극단치 분포를 이용한 자동차 도어 래치의 아이링 모델 가속 수명 예측을 위한 회귀 분석 방법 연구
손지훈(Jihoon Son),심재술(Jaesool Shim),배영화(Younghwa Bae),김우엽(Wooyoub Kim),김정재(Jungjae Kim),김청산(Chungsan Kim) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11
Door latch of automobile is a necessary component for automobile passengers which performs not only Open/Close but also Lock/Unlock. Also, door latch is strongly controlled by automobile safety regulation and requires high reliability. Door latch is exposed to wide range of temperatures due to climate and repetitive load of motor is applied to gears. Therefore, estimation of cumulative failure rate and lifespan under stress condition is necessary. Therefore, in this study, the theoretical Erying model accelerated life anaylsis, which is the zero failure test method, is proposed using Weibull distribution theory under the log relationship between the Weibull distribution and Minimum extreme value distribution. This research investigated various parts inside of latch which is defined failure mechanisms and factors using step of reliability analysis. Also, HALT was performed for acceleration level decision. Failure mechanism of door latch is gear damage due to high/low temperature and repetitive load and applied temperature (-45℃ ~ 100℃) and load (18V, 24V) conditions to accelerate failure. Common shape parameter and scale parameters were derived as a result of multi-levels, factors ALT. By applying Eyring model, lifespan under specific temperature and load condition is estimated. Also, the theoretical and experimental values predicted by regression analysis using the minimum extreme value distribution under the log relationship with the weibull distribution were compared. As a result, it was confirmed that there was no error in the two values, and it was possible to theoretically predict the multifactor acceleration life.