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      • KCI등재

        도전율 및 유전율이 다른 병소의 검출을 위한 320-채널 다주파수 Trans-Admittance Scanner(TAS)

        오동인,이민형,김희진,우응제,Oh, Tong-In,Lee, Min-Hyoung,Kim, Hee-Jin,Woo, Eung-Je 대한의용생체공학회 2007 의공학회지 Vol.28 No.1

        In order to collect information on local distribution of conductivity and permittivity underneath a scan probe, we developed a multi-frequency trans-admittance scanner (TAS). Applying a sinusoidal voltage with variable frequency on a chosen distal part of a human body, we measure exit currents from 320 grounded electrodes placed on a chosen surface of the subject. The electrodes are packaged inside a small and light scan probe. The system includes one voltage source and 17 digital ammeters. Front-end of each ammeter is a current-to-voltage converter with virtual grounding of a chosen electrode. The rest of the ammeter is a voltmeter performing digital phase-sensitive demodulation. Using resistor loads, we calibrate the system including the scan probe to compensate frequency-dependent variability of current measurements and also inter-channel variability among multiple. We found that SNR of each ammeter is about 85dB and the minimal measurable current is 5nA. Using saline phantoms with objects made from TX-151, we verified the performance of the lesion estimation algorithm. The error rate of the depth estimation was about 19.7%. For the size estimate, the error rate was about 15.3%. The results suggest improvement in lesion estimation algorithm based on multi-frequency trans-admittance data.

      • KCI등재

        다주파수 임피던스 단층촬영 시스템

        오동인,조성필,김상민,구환,우응제,Oh, Tong-In,Cho, Seong-Phil,Kim, Sang-Min,Koo, Hwan,Woo, Eung-Je 대한의용생체공학회 2007 의공학회지 Vol.28 No.1

        We have developed a multi-channel, multi-frequency EIT system with operating frequency of 10Hz to 500KHz. The number of digital voltmeters using phase-sensitive demodulation can be varied from 8 to 64 and we found that 16 and 32-channels are most practical. This paper describes the design, implementation, and construction of 16 and 32-channel systems. The performance of the system was thoroughly tested and we found that CMRR of the developed voltmeter is about 85dB with $100{\Omega}$ unbalancing series resistor. The SNR is greater than 99.6dB and the output impedance of the constant current source is $1{\Omega}W$ at least for all frequencies. Imaging experiments using a banana with frequency-dependent conductivity and permittivity show that frequency-difference imaging is possible using the developed system. Future works of animal and human experiments are discussed.

      • KCI등재

        Development of Prototype Multi-channel Digital EIT System with Radially Symmetric Architecture

        오동인,Sang Min Baek,Jae Sang Lee,Eung Je Woo,Chun jae Park 대한의용생체공학회 2005 의공학회지 Vol.26 No.4

        We describe the development of a prototype multi-channel electrical impedance tomography (EIT) system. The EIT system can be equipped with either a single-ended current source or a balanced current source. Each current source can inject current between any chosen pair of electrodes. In order to reduce the data acquisition time, we implemented multiple digital voltmeters simultaneously acquiring and demodulating voltage signals. Each voltmeter measures a differential voltage between a fixed pair of adjacent electrodes. All voltmeters are configured in a radially symmetric architecture to optimize the routing of wires and minimize cross-talks. To maximize the signal-to-noise ratio, we implemented techniques such as digital waveform generation, Howland current pump circuit with a generalized impedance converter, digital phase-sensitive demodulation, tri-axial cables with both grounded and driven shields, and others. The performance of the EIT system was evaluated in terms of common-mode rejection ratio, signal-to-noise ratio, and reciprocity error. Future design of a more innovative EIT system including battery operation, miniaturization, and wireless techniques is suggested.

      • KCI등재

        디지털 임피던스 영상 시스템의 설계 및 구현

        오동인,백상민,이재상,우응제 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.4

        인체내부의 각 조직은 서로 다른 저항률(resistivity)분포를 가지며, 조직의 생리학적, 기능적 변화에 따라 임피던스가 변화한다. 본 논문에서는 주로 기능적 영상을 위한 임피던스 단층촬영 (EIT, electrical impedance tomography) 시스템의 설계와 구현 결과를 기술한다. EIT 시스템은 인체의 표면에 부착한 전극을 통해 전류를 주입하고 이로 인해 유기되는 전압을 측정하여, 내부 임피던스의 단층영상을 복원하는 기술이다. EIT 시스템의 개발에 있어서는 영상복원의 난해함과 아울러 측정시스템의 낮은 정확도가 기술적인 문제가 되고 있다. 본 논문은 기존 EIT 시스템의 문제점을 파악하고 디지털 기술을 이용하여 보다 정확도가 높고 안정된 시스템을 설계 및 제작하였다. 크기와 주파수 및 파형의 변화 가능한 50KHz의 정현파 전류를 인체에 주입하기 위해 필요한 정밀 정전류원을 설계하여 제작한 결과, 출력 파형의 고조파 왜곡(THD, total harmonic distortion)이 0.0029%이고 진폭 안정도가 0.022%인 전류를 출력 할 수 있었다. 또한, 여러개의 정전류원을 사용함으로써 채 널간 오차를 유발하던 기존의 시스템을 변경하여, 하나의 전류원에서 만들어진 전류를 각 채널로 스위칭하여 공급함으로써 이로 인한 오차를 줄였다. 주입전류에 의해 유기된 전압의 정밀한 측정을 위해 높은 정밀도를 갖는 전압측정기가 필요하므로 차동증폭기, 고속 ADC및 FPGA(field programmable gate array)를 사용한 디지털 위상감응복조기 (phase-sensitive demodulator )를 제작하였다. 이때 병렬 처리를 가능하게 하여 모든 전극 채널에서 동시에 측정을 수행 할 수 있도록 하였으며, 제작된 전압측정기의 SNR(signal-to-noise ratio)은 90dB 이다. 이러한 EIT 시스템을 사용하여 배경의 전해질 용액에 비해 두 배의 저항률을 가지는 물체(바나나)에 대한 기초적인 영상복원 실험을 수행하였다. 본 시스템은 16채널로 제작되었으나 전체를 모듈형으로 설계하여 쉽게 채널의 수를 늘릴 수 있는 장점을 가지고 있어서 향후 64채널 이상의 디지털 EIT시스템을 제작할 계획이며, 인체 내부의 임피던스 분포를 3차원적 으로 영상화하는 연구를 수행 할 예정이다. Different biological tissues have different values of electrical resistivity. In EIT (electrical impedance tomography), we try to provide cross-sectional images of a resistivity distribution inside an electrically conducting subject such as the human body mainly for functional imaging. However, it is well known that the image reconstruction problem in EIT is ill-posed and the quality of a reconstructed image highly depends on the measurement error. This requires us to develop a high-performance EIT system. In this paper, we describe the development of a 16-channel digital EIT system including a single constant current source, 16 voltmeters, main controller, and PC. The system was designed and implemented using the FPGA-based digital technology. The current source injects 50KHz sinusoidal current with the THD (total harmonic distortion) of 0.0029% and amplitude stability of 0.022%. The single current source and switching circuit reduce the measurement error associated with imperfect matching of multiple current sources at the expense of a reduced data acquisition time. The digital voltmeter measuring the induced boundary voltage consists of a differential amplifier, ADC, and FPGA (field programmable gate array). The digital phase-sensitive demodulation technique was implemented in the voltmeter to maximize the SNR (signal-to-noise ratio). Experimental results of 16-channel digital voltmeters showed the SNR of 90dB. We used the developed EIT system to reconstruct resistivity images of a saline phantom containing banana objects. Based on the results, we suggest future improvements for a 64-channel muff-frequency EIT system for three-dimensional dynamic imaging of bio-impedance distributions inside the human body.

      • KCI등재

        Improved Current Source Design to Measure Induced Magnetic Flux Density Distributions in MREIT

        오동인,Young Cho,Yeon Kyung Hwang,Suk Hoon Oh,이수열,우응제 대한의용생체공학회 2006 의공학회지 Vol.27 No.1

        Injecting currents into an electrically conducting subject, we may measure the induced magnetic flux density distributions using an MRI scanner. The measured data are utilized to reconstruct cross-sectional images of internal conductivity and current density distributions in Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography (MREIT). Injection currents are usually provided in a form of mono-polar or bi-polar pulses synchronized with an MR pulse sequence. Given an MRI scanner performing the MR phase imaging to extract the induced magnetic flux density data, the current source becomes one of the key parts determining the signal-to-noise ratio (SNR) of the measured data. Since this SNR is crucial in determining the quality of reconstructed MREIT images, special care must be given in the design and implementation of the current source. This paper describes a current source design for MREIT with features including interleaved current injection, arbitrary current waveform, electrode switching to discharge any stored charge from previous current injections, optical isolation from an MR spectrometer and PC, precise current injection timing control synchronized with any MR pulse sequence, and versatile PC control program. The performance of the current source was verified using a 3T MRI scanner and saline phantoms.

      • KCI등재

        256-Channel Trans-Admittance Scanner with Lesion Estimation Algorithm for Breast Cancer Detection

        오동인,Kyu Sik Kim,Jae Sang Lee,Chun jae Park,Eung Je Woo 대한의용생체공학회 2005 의공학회지 Vol.26 No.4

        Breast cancer detection using electrical impedance techniques is based on numerous experimental findings that cancerous tissues have higher electrical conductivity values than normal tissues. Lately, by taking advantage of the structure of current flows underneath a planar probe of array electrodes, a mathematical formula to find lesions from a measured trans-admittance map has been derived. In order to experimentally validate its mathematical analysis and the suggested lesion estimation algorithm, we developed a 256-channel trans-admittance scanner (TAS) for probing anomalies underneath a planar array of electrodes. In this paper, we describe the design and implementation of the TAS. Its performance together with the lesion estimation algorithm was evaluated using saline phantoms. Further studies are proposed to validate the system on human subjects.

      • KCI등재후보

        디지털 임피던스 영상 시스템의 설계 및 구현

        오동인,백상민,이재상,우응제 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.4

        Different biological tissues have different values of electrical resistivity. In EIT (electrical impedance tomography), we try to provide cross-sectional images of a resistivity distribution inside an electrically conducting subject such as the human body mainly for functional imaging. However, it is well known that the image reconstruction problem in EIT is ill-posed and the quality of a reconstructed image highly depends on the measurement error. This requires us to develop a high-performance EIT system. In this paper, we describe the development of a 16-channel digital EIT system including a single constant current source, 16 voltmeters, main controller, and PC. The system was designed and implemented using the FPGA-based digital technology.The current source injects 50KHz sinusoidal current with the THD (total harmonic distortion) of 0.0029% and amplitude stability of 0.022%. The single current source and switching circuit reduce the measurement error associated with imperfect matching of multiple current sources at the expense of a reduced data acquisition time. The digital voltmeter measuring the induced boundary voltage consists of a differential amplifier, ADC, and FPGA (field programmable gate array). The digital phase-sensitive demodulation technique was implemented in the voltmeter to maximize the SNR (signal-to-noise ratio). Experimental results of 16-channel digital voltmeters showed the SNR of 90dB.We used the developed EIT system to reconstruct resistivity images of a saline phantom containing banana objects. Based on the results, we suggest future improvements for a 64-channel multi-frequency EIT system for three-dimensional dynamic imaging of bio-impedance distributions inside the human body. 인체내부의 각 조직은 서로 다른 저항률(resistivity) 분포를 가지며, 조직의 생리학적, 기능적 변화에 따라 임피던스가 변화한다. 본 논문에서는 주로 기능적 영상을 위한 임피던스 단층촬영(EIT, electrical impedance tomography) 시스템의 설계와 구현 결과를 기술한다. EIT 시스템은 인체의 표면에 부착한 전극을 통해 전류를 주입하고 이로 인해 유기되는 전압을 측정하여, 내부 임피던스의 단층영상을 복원하는 기술이다. EIT 시스템의 개발에 있어서는 영상복원의 난해함과 아울러 측정 시스템의 낮은 정확도가 기술적인 문제가 되고 있다. 본 논문은 기존 EIT 시스템의 문제점을 파악하고 디지털 기술을 이용하여 보다 정확도가 높고 안정된 시스템을 설계 및 제작하였다.크기와 주파수 및 파형의 변화 가능한 50KHz의 정현파 전류를 인체에 주입하기 위해 필요한 정밀 정전류원을 설계하여 제작한 결과, 출력 파형의 고조파 왜곡(THD, total harmonic distortion)이0.0029%이고 진폭 안정도가 0.022%인 전류를 출력할 수 있었다. 또한, 여러 개의 정전류원을 사용함으로써 채널간 오차를 유발하던 기존의 시스템을 변경하여, 하나의 전류원에서 만들어진 전류를 각 채널로 스위칭하여 공급함으로써 이로 인한 오차를 줄였다.주입전류에 의해 유기된 전압의 정밀한 측정을 위해 높은 정밀도를 갖는 전압측정기가 필요하므로 차동증폭기, 고속 ADC 및 FPGA(field programmable gate array)를 사용한 디지털 위상감응복조기(phase-sensitive demodulator )를 제작하였다. 이때 병렬처리를 가능하게 하여 모든 전극 채널에서 동시에 측정을 수행할 수 있도록 하였으며, 제작된 전압측정기의 SNR(signal-to-noise ratio)은 90dB 이다이러한 EIT 시스템을 사용하여 배경의 전해질 용액에 비해 두 배의 저항률을 가지는 물체(바나나)에 대한 기초적인 영상복원 실험을 수행하였다. 본 시스템은 16채널로 제작되었으나 전체를 모듈형으로 설계하여 쉽게 채널의 수를 늘릴 수 있는 장점을 가지고 있어서 향후 64채널 이상의 디지털 EIT시스템을 제작할 계획이며, 인체내부의 임피던스 분포를 3차원적으로 영상화하는 연구를 수행할 예정이다.

      • 부산의 도시형 산불 대비

        오동 부산연구원 2015 BDI 포커스 Vol.- No.295

        ◯ 이상기후로 인한 가뭄의 영향으로 산불 발생 건수가 증가하고 있으며, 도시와 인접한 산불의 경우 대형 피해를 줄 수 있음 - 2013년 포항․울산 일대의 산불로 60여 채의 건물과 다수의 인명이 피해를 입었으며, 일부 아파트가 그을리는 피해가 생김 ◯ 부산지역에는 산림과 인접한 지역에 35,000여 채의 건물이 있으며, 이 중 재해약자가 있는 영유아·노인복지시설 등이 338채가 있으며, 주유소 등의 위험시설도 137채가 있어 산불 대비가 필요 ◯ 도시형 산불에 대비하기 위해 ▲위험도에 따라 산림인접지역의 체계적 관리 ▲숲가꾸기를 통한 산불위험 저감 ▲재해약자를 고려한 산불 안전대책 ▲ICT기술을 활용한 과학적 산불예방시스템 구축 등이 필요[그림본문참조]

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