조직 내 주사기 바늘 위치 감지를 위한 Lock-in-amplifier 기반의 임피던스 측정 시스템 개발 = Lock-in-amplifier based impedance measurement system for tissue type detection
저자
발행사항
인천 : 가천대학교 대학원, 2021
학위논문사항
학위논문(석사)-- 가천대학교 대학원 : 융합의과학과 의용생체공학 2021. 2
발행연도
2021
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
인천
형태사항
; 26 cm
일반주기명
지도교수: 조성보
UCI식별코드
I804:23001-200000374902
소장기관
주사 바늘 전극과 임피던스 측정을 이용한 조직 유형 감지 기술은 주사 요법을 이용한 약물 투여 과정에서 약물이 주입되는 주사 바늘의 끝을 표적 조직에 위치시키거나, 유방, 자궁 경부, 방광 및 전립선 등 다양한 기관에서 정상 및 암 조직을 구별하기 위한 방법 등으로 연구되고 있다. 이 연구에서 우리는 조직 유형 감지를 위한 파릴렌 절연층을 가진 단극 주사 바늘 전극과 임피던스 측정을 이용하여 바늘 끝이 위치한 조직의 유형을 감지하는 시스템을 구상하고 가능성을 평가했다.
단극 주사 바늘 전극 공정에서 바늘 기둥의 절연층으로 사용되는 파릴렌 박막 두께를 제어하기 위한 시스템 설계하고 타당성을 평가했다. Lock-in amplifier 기반 임피던스 측정 시스템을 이용해 2.15 kHz 단일 주파수에서 파릴렌 박막이 증착되는 동안 임피던스를 모니터링하여 박막 증착에 사용된 파릴렌 양에 따라 임피던스의 차이를 보이는 것을 확인하였다. 측정된 임피던스 데이터를 변환해 두께를 나타내는 알고리즘을 구상하였고, 평평한 형태의 샘플 표면에 파릴렌 증착 공정 후 증착되는 파릴렌 박막의 두께를 Surface profiler 표면 분석을 통하여 측정하였고, 원기둥 형태의 샘플 표면에 증착되는 파릴렌 박막의 두께를 위상차 현미경을 이용하여 측정하였다. 알고리즘을 통해 얻은 두께와 비교하여 가능성을 평가하였다. 임피던스를 변환하여 얻은 두께는 실제 두께의 표준 편차 내에 위치해 임피던스 측정을 통한 실시간 파릴렌 박막 두께 모니터링의 가능성을 입증하였다.
파릴렌 절연층을 가진 단극 주사 바늘 전극을 제작하였고, 평가를 위해 파릴렌 절연층 유무에 따른 0.01% NaCl 전해질 용액의 임피던스를 측정하여 비교하였고 차이를 보이는 것을 확인하였다. 또한 제작한 전극을 이용해 NaCl 전해질 용액의 농도와 용액 속에 삽입된 전극의 깊이 변화에 따라 임피던스의 차이를 보이는 것을 확인하였다.
단극 주사 바늘 전극과 Lock-in amplifier 기반 임피던스 측정 시스템을 이용하여 돼지 고기 조직에 따른 임피던스의 특성을 분석하여 1 kHZ 이상 주파수에서 조직 유형에 따른 임피던스의 유의미한 차이가 존재함을 확인하였다(student’s t-test를 이용하여 평가됨).
2.15 kHz 단일 주파수에서 단극 주사 바늘 전극이 돼지 고기에 삽입되는 동안 임피던스 모니터링 바늘 끝 부분이 위치한 조직 유형에 따라 임피던스 차이를 보이는 것을 확인하였다.
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