Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers (전자공학회논문지)

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Study on the Brightness Temperature Measurement in the Human Body Using Millimeter-wave Radiometer

밀리미터파 라디오미터를 이용한 인체의 내부 밝기온도 측정에 관한 연구

  • Jung, Min Kyoo (Department of Electronic Engineering, Dong-Eui Institute of Technology) ;
  • Kim, Tae Hun (Department of Electronic Engineering, Dong-Eui Institute of Technology) ;
  • Nah, Seung Wook (School of Electronics & Info-communication, Yeungjin College)
  • 정민규 (동의과학대학교 전자과) ;
  • 김태훈 (동의과학대학교 전자과) ;
  • 나승욱 (영진전문대학 전자정보통신계열)
  • Received : 2016.03.22
  • Accepted : 2016.05.03
  • Published : 2016.05.25
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Abstract

We have developed a millimeter-wave radiometer system for applications in the fields of medical imaging. In this paper, we introduced the brightness temperature measurement in the human body using Millimeter-wave Radiometer. Calibration of sensitivity of the radiometer system is essential to measure equivalent temperature (brightness temperature) of objects. We have developed, as a calibration source, a new type of black body for the millimeter wave region with temperature control capability. The system noise figure and temperature sensitivity of the system measured using the blackbody are 3.3 dB and 0.1 K, respectively. The brightness temperature of human body through clothes was measured to be around $38^{\circ}$[C].

본 논문은 밀리미터파 라디오미터를 이용한 의료응용의 한 분야인 인체 내부의 밝기온도 측정에 관한 연구이다. 밀리미터파 대역 중에서 Ka - band의 주파수 영역에서 동작하는 렌즈, 직접 검출 수신기, 캘리브레이션 소스 등을 설계 제작하여 라디오미터 시스템을 구성하였다. 밀리미터파 렌즈 초점에 수신안테나를 스캔하는 방식을 통하여 미약한 신호를 수신하였으며, 렌즈 수차를 감소시키기 위해 광선 추적 방법을 사용하여 비구면 렌즈를 설계 하였다. 직접 검출 수신기는 Dicke 타입 수신기 형태로 설계되었으며, 제작된 수신기의 잡음지수는 3.3 dB, 온도감도는 0.1 K으로 측정되었다. 라디오미터의 수신기 교정은 밀리미터파 대역에서 사용가능한 새로운 형태의 블랙바디(Black body)를 제작하여 물체의 등가 잡음온도와 출력전압의 관계를 도출하였다. 제작된 시스템을 이용하여 1.7 m 거리에서 인체의 상반신을 측정하여 약 $38^{\circ}$[C]의 밝기온도를 측정하였다. 적외선 영상과 라디오미터 영상의 비교를 통해 상반신의 밝기온도 영상을 통하여 밀리미터파 라디오미터의 의료응용 가능성을 제시하였다.

Keywords

References

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