KR20110127435A - 밀리미터파의 생체 영향 및 효과 분석장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀리미터파의 생체 영향 및 효과 분석장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 밀리미터파의 생체 영향 및 효과 분석장치는, 생체 또는 생체시료에 전자파를 조사(照射)하기 위한 밀리미터파를 발생하는 밀리미터파 발생부; 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 및 주파수를 측정하는 밀리미터파 진단부; 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 조사에 따른 상기 생체 또는 생체시료에 대한 효과 및 다양한 파라미터의 영향을 측정하기 위한 소형 셀; 및 밀리미터파 발생부에 밀리미터파 발생을 위한 제어신호를 송출하고, 상기 밀리미터파 진단부 및 상기 소형 셀로부터의 측정 신호를 각각 수신하여 분석하고 화면상에 표시하며, 분석결과에 따라 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생되는 밀리미터파의 출력, 주파수 및 조사시간을 제어하고, 상기 밀리미터파 발생부, 밀리미터파 진단부 및 소형 셀의 동작을 제어하고 상태를 감시하는 제어 및 표시부를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 주파수, 출력, 조사(照射) 시간의 제어가 가능한 밀리미터파 발생장치와 편파의 변화가 가능한 안테나를 이용하여, 소형 셀 내의 표적인 생체 또는 생체시료에 밀리미터 전자파를 방사시킴으로써, 표적(생체 또는 생체시료)에 대한 온도 변화 및 효과를 정량적으로 분석할 수 있다.

Description

밀리미터파의 생체 영향 및 효과 분석장치 및 그 방법{Apparatus for analyzing influence and effect of millimeter-wave to organism, and method thereof}
본 발명은 밀리미터파의 생체 영향 및 효과 분석장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 주파수, 출력, 조사(照射) 시간의 제어가 가능한 밀리미터파 발생장치와 편파의 변화가 가능한 안테나를 이용하여, 소형 셀 내의 표적인 생체(또는 생체시료)에 밀리미터 전자파를 방사시킴으로써, 표적에 대한 온도 변화 및 효과를 정량적으로 분석할 수 있는 밀리미터파의 생체 영향 및 효과 분석장치 및 그 방법에 관한 것이다.
주파수 대역이 30∼300 GHz인 밀리미터 및 서브밀리미터 대역은 테라헤르츠 갭(T-Hz Gap)이라 하여 전통적으로 연구되어 온 마이크로파와 광학 대역의 중간 영역으로서 검출 센서 및 발생 장치의 부재로 인해 미개척 영역으로 일컬어지고 있다. 최근에는 이러한 검출 센서 및 발생 장치가 개발되면서 각종 의료장치, 비파괴 진단, 초고속 무선통신, 생물학 등의 응용 분야에서 많은 관심을 보이고 있다. 특히, 이러한 밀리미터파가 인체에 조사될 경우 주파수와 출력에 따라서 피부 세포내로 침투할 수 있는 깊이가 한정되어 있어서, 인체에는 무해하면서도 인체에 대한 진단 및 치료의 가능성이 열리면서 최근에는 의학분야와 생물학 분야에서 밀리미터파 분야에 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나, 밀리미터파를 발생하고 측정 및 진단하는 통합시스템의 부재로 인해 밀리미터파의 다양한 파라미터(예를 들면, 주파수, 출력, 지속시간, 편파)들에 대한 생체 또는 생체시료의 영향 및 효과분석에 대한 연구범위가 제한되고 있다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 주파수, 출력, 조사(照射) 시간의 제어가 가능한 밀리미터파 발생장치와 편파의 변화가 가능한 안테나를 이용하여, 소형 셀 내의 표적인 생체(또는 생체시료)에 밀리미터 전자파를 방사시킴으로써, 표적(생체 또는 생체시료)에 대한 온도 변화 및 효과를 정량적으로 분석할 수 있는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치는,
생체(또는 생체시료)에 전자파를 조사(照射)하기 위한 밀리미터파를 발생하는 밀리미터파 발생부;
상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 및 주파수를 측정하는 밀리미터파 진단부;
상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 조사에 따른 상기 생체(또는 생체시료)에 대한 효과 및 다양한 파라미터의 영향을 측정하기 위한 소형 셀; 및
상기 밀리미터파 발생부에 밀리미터파 발생을 위한 제어신호를 송출하고, 상기 밀리미터파 진단부 및 상기 소형 셀로부터의 측정 신호를 각각 수신하여 분석하고 화면상에 표시하며, 분석결과에 따라 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생되는 밀리미터파의 출력, 주파수 및 조사시간을 제어하고, 상기 밀리미터파 발생부, 밀리미터파 진단부 및 소형 셀의 동작을 제어하고 상태를 감시하는 제어 및 표시부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 밀리미터파 발생부는, 열 방출 특성을 가지는 음극을 통해 높은 전류밀도를 갖는 전자빔을 발생시키는 전자총; 내장된 밀리미터파 발생장치에 의해 저출력의 밀리미터 전자파를 발생시키고, 밀리미터 전자파의 주파수 및 출력을 가변하는 밀리미터파 구동용 전압제어 발진기; 상기 밀리미터 전자파를 전자빔과 전자파의 상호작용을 통해 증폭시키는 RF회로; 상기 전자총 및 밀리미터파 발생부, 입/출력부인 도파관에 진공을 유지하는 진공장치; 상기 밀리미터파 발생부가 정상적으로 작동하도록 밀리미터파 발생부의 온도 상승을 억제하는 냉각장치; 상기 RF회로에 증폭된 밀리미터 전자파를 안테나를 통해 방사하기 위한 출구역할을 하는 RF윈도우; 상기 전자총의 음극(cathode)에서 전자빔을 발생할 수 있도록 음극의 히터와 양극에 고전압의 직류(DC) 전원을 공급하는 고전압 전원공급기; 상기 RF 회로 를 진행하는 전자빔이 서로를 밀어내는 힘에 의해서 퍼지지 않고 선형운동을 하도록 진행방향으로 자기장을 형성시키는 전자석; 및 상기 RF 회로를 진행하면서 밀리미터파를 발생시키고 남은 전자빔을 수집하고 재활용하는 콜렉터로 구성된다.
또한, 상기 밀리미터파 진단부는, 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 레벨을 줄이는 방향성 커플러(directional coupler); 상기 방향성 커플러에 의해 출력 레벨이 줄어든 밀리미터파 신호를 분기하는 전력분배기(power divider); 상기 전력분배기에 의해 분배된 신호의 주파수를 측정하는 주파수 혼합기와 반도체형 발진기; 및 상기 전력분배기에 의해 분배된 신호의 출력 전력을 측정하는 가변감쇄기와 전력감지기로 구성된다.
또한, 상기 소형 셀은 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파를 입력받아 다양한 편파로 변환하여 생체(또는 생체시료)에 조사하는 안테나; 상기 안테나와 생체(또는 생체시료)와의 거리를 측정하는 거리측정기; 생체(또는 생체시료)의 온도 변화를 영상으로 촬영하여 측정하기 위한 IR(Infrared) 카메라; 소형 셀 내의 불필요한, 그리고 반사된 밀리미터파를 차단하기 위한 흡수체; 및 상기 생체(또는 생체시료)를 지지하는 것으로, 높이 조절이 가능한 받침대로 구성된다.
여기서, 상기 안테나는 주어진 상황에 따라 밀리미터파를 원형편파, 수직편파, 수평편파 중의 어느 하나로 변환한다.
또한, 상기 제어 및 표시부는, 각종 계측 정보를 표시하고 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어 및 표시기와, 제어 및 계측 정보에 대한 신호변환을 수행하는 신호변환기로 구성된다.
여기서, 상기 시스템 제어 및 표시기는 상기 소형 셀의 IR카메라로부터 전송된 영상데이터를 수신하여 열영상 정보 및 조사시간에 따른 온도변화 측정, 편파에 따른 효과분석을 수행한다.
또한, 상기 각종 계측 정보 표시 및 신호변환 수행을 위해, 상기 시스템 제어 및 표시기로부터 신호변환기로 전송되는 제어정보는 상기 밀리미터파 발생부의 고전압 전원공급기의 전압제어, 냉각장치의 온도제어 및 진공장치의 진공제어 정보를 포함하고, 상기 신호변환기로부터 시스템 제어 및 표시기로 전송되는 계측정보는 고전압 전원공급기의 출력 전압 및 전류, 냉각장치의 온도, 진공장치의 진공도, 밀리미터파 발생부의 주파수 및 출력 정보를 포함한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법은,
밀리미터파 발생부, 밀리미터파 진단부, 소형 셀, 제어 및 표시부를 포함하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치를 기반으로 한 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법으로서,
a) 생체(또는 생체시료)에 전자파를 조사(照射)하기 위한 밀리미터파를 상기 밀리미터파 발생부에 의해 발생하는 단계;
b) 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 및 주파수를 상기 밀리미터파 진단부에 의해 측정하는 단계;
c) 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 조사에 따른 상기 생체(또는 생체시료)에 대한 효과 및 다양한 파라미터의 영향을 상기 소형 셀에 의해 측정하는 단계; 및
d) 상기 제어 및 표시부에 의해 상기 밀리미터파 발생부에 밀리미터파 발생을 위한 제어신호를 송출하고, 상기 밀리미터파 진단부 및 상기 소형 셀로부터의 측정 신호를 각각 수신하여 분석하고 화면상에 표시하며, 분석결과에 따라 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생되는 밀리미터파의 출력, 주파수 및 조사시간을 제어하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 단계 a)의 밀리미터파를 발생하는 단계는,
a-1) 상기 밀리미터파 발생부의 전자총을 통해 높은 전류밀도를 갖는 밀리미터 전자빔을 발생시키는 단계;
a-2) 상기 밀리미터파 발생부의 밀리미터파 구동용 전압제어 발진기에 의해 저출력의 밀리미터 전자파를 발생시키고, 밀리미터 전자파의 주파수 및 출력을 가변시키는 단계; 및
a-3) 상기 밀리미터 전자파를, 상기 전자총에 의해 발생된 전자빔과 전자파의 상호작용을 통해 RF회로에 의해 증폭시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단계 b)의 밀리미터파 진단부에 의한 측정 단계는,
b-1) 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 레벨을 방향성 커플러에 의해 줄이는 단계;
b-2) 상기 방향성 커플러에 의해 출력 레벨이 줄어든 밀리미터파 신호를 전력분배기에 의해 분기하는 단계;
b-3) 상기 전력분배기에 의해 분배된 신호의 주파수를 주파수 혼합기와 반도체형 발진기에 의해 측정하는 단계; 및
b-4) 상기 전력분배기에 의해 분배된 신호의 출력 전력을 가변감쇄기와 전력감지기에 의해 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단계 c)의 상기 소형 셀에 의해 측정하는 단계는,
c-1) 상기 소형 셀의 안테나에 의해 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파를 입력받아 다양한 편파로 변환하여 생체(또는 생체시료)에 조사하는 단계;
c-2) 상기 소형 셀의 거리측정기에 의해 상기 안테나와 생체(또는 생체시료)와의 거리를 측정하는 단계; 및
c-3) 상기 소형 셀의 IR(Infrared) 카메라에 의해 생체(또는 생체시료)의 온도 변화를 영상으로 촬영하여 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단계 c)에서의 상기 파라미터는 주파수, 출력, 조사시간, 편파를 포함한다.
또한, 상기 단계 d)의 제어 및 표시부에 의한 분석 및 제어단계는,
d-1) 상기 제어 및 표시부의 시스템 제어 및 표시기에 의해 각종 계측 정보를 표시하는 단계; 및
d-2) 상기 제어 및 표시부의 신호변환기에 의해 제어 및 계측 정보에 대한 신호변환을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단계 d-1)에서 상기 시스템 제어 및 표시기에 의해 상기 소형 셀의 IR카메라로부터 전송된 영상데이터를 수신하여 열영상 정보 및 조사시간에 따른 온도변화 측정, 편파에 따른 효과분석을 수행한다.
또한, 상기 각종 계측 정보 표시 및 신호변환 수행을 위해, 상기 시스템 제어 및 표시기로부터 신호변환기로 전송되는 제어정보는 상기 밀리미터파 발생부의 고전압 전원공급기의 전압제어, 냉각장치의 온도제어 및 진공장치의 진공제어 정보를 포함하고, 상기 신호변환기로부터 시스템 제어 및 표시기로 전송되는 계측정보는 고전압 전원공급기의 출력 전압 및 전류, 냉각장치의 온도, 진공장치의 진공도, 밀리미터파 발생부의 주파수 및 출력 정보를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 주파수, 출력, 조사(照射) 시간의 제어가 가능한 밀리미터파 발생장치와 편파의 변화가 가능한 안테나를 이용하여, 소형 셀 내의 표적인 생체 또는 생체시료에 밀리미터 전자파를 방사시킴으로써, 표적(생체 또는 생체시료)에 대한 온도 변화 및 효과를 정량적으로 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치의 밀리미터파 발생부의 내부 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치의 밀리미터파 진단부의 내부 구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치의 소형 셀의 내부 구성을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치의 다른 실시예의 소형 셀의 내부 구성을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치의 제어 및 표시부의 내부 구성을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법의 전체적인 실행과정을 보여주는 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치는 밀리미터파 발생부(100), 밀리미터파 진단부(200), 소형 셀(300), 제어 및 표시부(400)를 포함한다.
상기 밀리미터파 발생부(100)는 생체(또는 생체시료)에 전자파를 조사(照射)하기 위한 밀리미터파를 발생한다.
상기 밀리미터파 진단부(200)는 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생된 밀리미터파의 출력 및 주파수를 측정한다.
상기 소형 셀(300)은 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생된 밀리미터파의 조사에 따른 상기 생체(또는 생체시료)에 대한 효과 및 다양한 파라미터의 영향을 측정하기 위한 것이다. 여기서, 상기 파라미터는 주파수, 출력, 조사시간, 편파를 포함한다.
상기 제어 및 표시부(400)는 상기 밀리미터파 발생부(100)에 밀리미터파 발생을 위한 제어신호를 송출하고, 상기 밀리미터파 진단부(200) 및 상기 소형 셀 (300)로부터의 측정 신호를 각각 수신하여 분석하고 화면상에 표시하며, 분석결과에 따라 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생되는 밀리미터파의 출력, 주파수 및 조사시간을 제어하고, 상기 밀리미터파 발생부(100), 밀리미터파 진단부(200) 및 소형 셀(300)의 동작을 제어하고 상태를 감시한다.
여기서, 상기 밀리미터파 발생부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 열 방출 특성을 가지는 음극을 통해 높은 전류밀도를 갖는 전자빔을 발생시키는 전자총 (130); 내장된 밀리미터파 발생장치(미도시)에 의해 저출력의 밀리미터 전자파를 발생시키고, 밀리미터 전자파의 주파수 및 출력을 가변하는 밀리미터파 구동용 전압제어 발진기(190); 상기 밀리미터 전자파를 전자빔과 전자파의 상호작용을 통해 증폭시키는 RF회로(140); 상기 전자총(130) 및 밀리미터파 발생부(100), 입/출력부인 도파관에 진공을 유지하는 진공장치(110); 밀리미터파 발생부(100)가 정상적으로 작동하도록 밀리미터파 발생부 (100)의 온도 상승을 억제하는 냉각장치(120); 상기 RF회로(140)에 증폭된 밀리미터 전자파를 안테나를 통해 방사하기 위한 출구역할을 하는 RF윈도우(150); 상기 전자총(130)의 음극(cathode)에서 전자빔을 발생할 수 있도록 음극의 히터와 양극에 고전압의 직류(DC) 전원을 공급하는 고전압 전원공급기(160); 상기 RF 회로 (140)를 진행하는 전자빔이 서로를 밀어내는 힘에 의해서 퍼지지 않고 선형운동을 하도록 진행방향으로 자기장을 형성시키는 전자석(170); 상기 RF 회로(140)를 진행하면서 밀리미터파를 발생시키고 남은 전자빔을 수집하고 재활용하는 콜렉터(180)로 구성된다. 이때, 상기 제어 및 표시부(400)에서는 상기 고전압 전원공급기(160)의 전압을 제어하고, 출력된 전압 및 전류값을 수신하며, 상기 진공장치(110) 및 냉각장치(120)를 제어하여 그 진공도 및 냉각 온도값을 수신한다.
또한, 상기 밀리미터파 진단부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생된 밀리미터파의 출력 레벨을 줄이는 방향성 커플러 (directional coupler)(210); 그 방향성 커플러(210)에 의해 출력 레벨이 줄어든 밀리미터파 신호를 분기하는 전력분배기(power divider)(220); 그 전력분배기(220)에 의해 분배된 신호의 주파수를 측정하는 주파수 혼합기(230)와 반도체형 발진기(240); 및 상기 전력분배기(220)에 의해 분배된 신호의 출력 전력을 측정하는 가변감쇄기(250)와 전력감지기(260)로 구성된다.
또한, 상기 소형 셀(300)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생된 밀리미터파를 입력받아 다양한 편파로 변환하여 생체(또는 생체시료)에 조사하는 안테나(310); 그 안테나(310)와 생체(또는 생체시료)와의 거리를 측정하는 거리측정기(330); 생체(또는 생체시료)의 온도 변화를 영상으로 촬영하여 측정하기 위한 IR(Infrared) 카메라(320); 소형 셀(300) 내의 불필요한, 그리고 반사된 밀리미터파를 차단하기 위한 흡수체(340); 및 상기 생체(또는 생체시료)를 지지하는 것으로, 높이 조절이 가능한 받침대(350)로 구성된다.
여기서, 상기 안테나(310)는 주어진 상황에 따라 밀리미터파를 원형편파, 수직편파, 수평편파 중의 어느 하나로 변환한다. 그리고, 상기와 같이 높이 조절이 가능한 받침대(350)를 통하여 생체(또는 생체시료)의 높이를 조절함으로써, 생체(또는 생체시료)에서 수신되는 밀리미터파의 전계강도가 달라지므로, 다양한 전계세기에 따른 생체(또는 생체시료)의 영향을 파악할 수 있다. 또한, 상기 IR카메라 (320)를 통하여 온도 변화를 측정하여 전계세기, 조사시간, 편파에 따른 온도변화 특성을 측정할 수 있다.
한편, 도 5는 소형 셀(300)의 다른 실시예를 보여주는 것으로서, 이 도 5에 도시된 소형 셀(300)은 위의 도 4의 실시예의 소형 셀(300)과 기본적으로는 동일한 구성을 갖지만, 도 5의 소형 셀(300)은 도 4에서와 같은 받침대(350)에 위치시키기 어려운 표적(생체 또는 생체시료)에 대한 효과를 분석하기 위하여 방향을 달리하여 구성한 것이다.
또한, 상기 제어 및 표시부(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 각종 계측 정보를 표시하고 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어 및 표시기(420)와 제어 및 계측 정보에 대한 신호변환을 수행하는 신호변환기(410)로 구성된다.
도 6을 참조하면, 각종 계측 및 제어신호는 각 장치에 따라 인터페이스를 달리하므로, 각 장치가 달라지더라도 본 발명에서는 신호변환기(410)를 통하여 제어 및 계측이 수행될 수 있도록 구성하였으며, 결과 신호에 대한 다양한 형태의 분석 및 획득된 데이터에 대한 저장은 시스템 제어 및 표시기(420)에 의해 수행된다.
여기서, 상기 시스템 제어 및 표시기(420)는 소형 셀(300)의 IR카메라(320)로부터의 전송된 영상데이터를 수신하여 열영상 정보 및 조사시간에 따른 온도변화 측정, 편파에 따른 효과분석을 수행한다.
또한, 상기 시스템 제어 및 표시기(420)로부터 신호변환기(410)로 전송되는 제어정보는 상기 밀리미터파 발생부(100)의 고전압 전원공급기(160)의 전압제어, 냉각장치(120)의 온도제어 및 진공장치(110)의 진공제어 정보를 포함하고, 신호변환기(410)로부터 시스템 제어 및 표시기(420)로 전송되는 계측정보는 고전압 전원공급기(160)의 출력 전압 및 전류, 냉각장치(120)의 온도, 진공장치(110)의 진공도, 밀리미터파 발생부(100)의 주파수 및 출력 정보를 포함한다.
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치를 기반으로 한 밀리미터파의 생체 영향 및 효과 분석방법에 대하여 설명해 보기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법의 전체적인 실행과정을 보여주는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법은, 위에서 설명한 밀리미터파 발생부(100), 밀리미터파 진단부(200), 소형 셀 (300), 제어 및 표시부(400)를 포함하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치를 기반으로 한 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법으로서, 먼저 생체(또는 생체시료)(미도시)에 전자파를 조사(照射)하기 위한 밀리미터파를 상기 밀리미터파 발생부(100)에 의해 발생한다(단계 S701).
그리고, 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생된 밀리미터파의 출력 및 주파수를 상기 밀리미터파 진단부(200)에 의해 측정한다(단계 S702).
또한, 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생된 밀리미터파의 조사에 따른 상기 생체(또는 생체시료)에 대한 효과 및 다양한 파라미터의 영향을 상기 소형 셀(300)에 의해 측정한다(단계 S703). 여기서, 파라미터는 주파수, 출력, 조사시간, 편파를 포함한다.
이후, 상기 제어 및 표시부(400)에 의해 상기 밀리미터파 발생부(100)에 밀리미터파 발생을 위한 제어신호를 송출하고, 상기 밀리미터파 진단부(200) 및 상기 소형 셀(300)로부터의 측정 신호를 각각 수신하여 분석하고 화면상에 표시하며, 분석결과에 따라 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생되는 밀리미터파의 출력, 주파수 및 조사시간을 제어한다(단계 S704).
여기서, 상기 단계 S701의 밀리미터파를 발생하는 단계는, 상기 밀리미터파 발생부(100)의 전자총(130)을 통해 높은 전류밀도를 갖는 밀리미터 전자빔을 발생시키는 단계; 상기 밀리미터파 발생부(100)의 밀리미터파 구동용 전압제어 발진기 (190)에 의해 저출력의 밀리미터 전자파를 발생시키고, 밀리미터 전자파의 주파수 및 출력을 가변시키는 단계; 및 상기 밀리미터 전자파를, 상기 전자총(130)에 의해 발생된 전자빔과 전자파의 상호작용을 통해 RF회로(140)에 의해 증폭시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단계 S702의 밀리미터파 진단부(200)에 의한 측정 단계는, 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생된 밀리미터파의 출력 레벨을 방향성 커플러 (210)에 의해 줄이는 단계; 상기 방향성 커플러에 의해 출력 레벨이 줄어든 밀리미터파 신호를 전력분배기(220)에 의해 분기하는 단계; 상기 전력분배기(220)에 의해 분배된 신호의 주파수를 주파수 혼합기(230)와 반도체형 발진기(240)에 의해 측정하는 단계; 및 상기 전력분배기(220)에 의해 분배된 신호의 출력 전력을 가변감쇄기(250)와 전력감지기(260)에 의해 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단계 S703의 상기 소형 셀(300)에 의해 측정하는 단계는, 상기 소형 셀(300)의 안테나(310)에 의해 상기 밀리미터파 발생부(100)로부터 발생된 밀리미터파를 입력받아 다양한 편파(예를 들면, 원형편파, 수직편파, 수평편파)로 변환하여 생체(또는 생체시료)에 조사하는 단계; 상기 소형 셀(300)의 거리측정기(330)에 의해 상기 안테나(310)와 생체(또는 생체시료)와의 거리를 측정하는 단계; 및 상기 소형 셀(300)의 IR(Infrared) 카메라(320)에 의해 생체(또는 생체시료)의 온도 변화를 영상으로 촬영하여 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단계 S704의 제어 및 표시부(400)에 의한 분석 및 제어단계는, 상기 제어 및 표시부(400)의 시스템 제어 및 표시기(420)에 의해 각종 계측 정보를 표시하는 단계; 및 상기 제어 및 표시부(400)의 신호변환기(410)에 의해 제어 및 계측 정보에 대한 신호변환을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 시스템 제어 및 표시기(420)에 의해 각종 계측 정보를 표시하는 단계에서, 상기 시스템 제어 및 표시기(420)에 의해 상기 소형 셀(300)의 IR카메라(320)로부터 전송된 영상데이터를 수신하여 열영상 정보 및 조사시간에 따른 온도변화 측정, 편파에 따른 효과분석을 수행한다.
또한, 상기 각종 계측 정보 표시 및 신호변환 수행을 위해, 상기 시스템 제어 및 표시기(420)로부터 신호변환기로 전송되는 제어정보는 상기 밀리미터파 발생부의 고전압 전원공급기의 전압제어, 냉각장치의 온도제어 및 진공장치의 진공제어 정보를 포함하고, 상기 신호변환기(410)로부터 시스템 제어 및 표시기(420)로 전송되는 계측정보는 고전압 전원공급기의 출력 전압 및 전류, 냉각장치의 온도, 진공장치의 진공도, 밀리미터파 발생부의 주파수 및 출력 정보를 포함한다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 밀리미터파의 생체 영향 및 효과 분석장치 및 그 방법은 주파수, 출력, 조사(照射) 시간의 제어가 가능한 밀리미터파 발생장치와 편파의 변화가 가능한 안테나를 이용하여, 소형 셀 내의 표적인 생체 또는 생체시료에 밀리미터 전자파를 방사시킴으로써, 표적(생체 또는 생체시료)에 대한 온도 변화 및 효과를 정량적으로 분석할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100...밀리미터파 발생부 200...밀리미터파 진단부
300...소형 셀 400...제어 및 표시부
110...진공장치 120...냉각장치
130...전자총 140...RF 회로
150...RF 윈도우 160...고전압 전원공급기
170...전자석 180...콜렉터
190...전압제어 구동용 발진기 210...방향성 커플러
220...전력분배기 230...주파수 혼합기
240...발진기 250...가변감쇄기
260...전력감지기 310...안테나
320...IR 카메라 330...거리측정기
340...흡수체 350...받침대
410...신호변환기 420...시스템 제어 및 표시기

Claims (17)

  1. 생체 또는 생체시료에 전자파를 조사(照射)하기 위한 밀리미터파를 발생하는 밀리미터파 발생부;
    상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 및 주파수를 측정하는 밀리미터파 진단부;
    상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 조사에 따른 상기 생체 또는 생체시료에 대한 효과 및 다양한 파라미터의 영향을 측정하기 위한 소형 셀; 및
    상기 밀리미터파 발생부에 밀리미터파 발생을 위한 제어신호를 송출하고, 상기 밀리미터파 진단부 및 상기 소형 셀로부터의 측정 신호를 각각 수신하여 분석하고 화면상에 표시하며, 분석결과에 따라 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생되는 밀리미터파의 출력, 주파수 및 조사시간을 제어하고, 상기 밀리미터파 발생부, 밀리미터파 진단부 및 소형 셀의 동작을 제어하고 상태를 감시하는 제어 및 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀리미터파 발생부는,
    열 방출 특성을 가지는 음극을 통해 높은 전류밀도를 갖는 전자빔을 발생시키는 전자총;
    내장된 밀리미터파 발생장치에 의해 저출력의 밀리미터 전자파를 발생시키고, 밀리미터 전자파의 주파수 및 출력을 가변하는 밀리미터파 구동용 전압제어 발진기;
    상기 밀리미터 전자파를 전자빔과 전자파의 상호작용을 통해 증폭시키는 RF회로;
    상기 전자총 및 밀리미터파 발생부, 입/출력부인 도파관에 진공을 유지하는 진공장치;
    상기 밀리미터파 발생부가 정상적으로 작동하도록 밀리미터파 발생부의 온도 상승을 억제하는 냉각장치;
    상기 RF회로에 증폭된 밀리미터 전자파를 안테나를 통해 방사하기 위한 출구역할을 하는 RF윈도우;
    상기 전자총의 음극(cathode)에서 전자빔을 발생할 수 있도록 음극의 히터와 양극에 고전압의 직류(DC) 전원을 공급하는 고전압 전원공급기;
    상기 RF 회로 를 진행하는 전자빔이 서로를 밀어내는 힘에 의해서 퍼지지 않고 선형운동을 하도록 진행방향으로 자기장을 형성시키는 전자석; 및
    상기 RF 회로를 진행하면서 밀리미터파를 발생시키고 남은 전자빔을 수집하고 재활용하는 콜렉터로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밀리미터파 진단부는,
    상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 레벨을 줄이는 방향성 커플러(directional coupler);
    상기 방향성 커플러에 의해 출력 레벨이 줄어든 밀리미터파 신호를 분기하는 전력분배기(power divider);
    상기 전력분배기에 의해 분배된 신호의 주파수를 측정하는 주파수 혼합기와 반도체형 발진기; 및
    상기 전력분배기에 의해 분배된 신호의 출력 전력을 측정하는 가변감쇄기와 전력감지기로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소형 셀은,
    상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파를 입력받아 다양한 편파로 변환하여 생체 또는 생체시료에 조사하는 안테나;
    상기 안테나와 생체 또는 생체시료와의 거리를 측정하는 거리측정기;
    생체 또는 생체시료의 온도 변화를 영상으로 촬영하여 측정하기 위한 IR(Infrared) 카메라;
    소형 셀 내의 불필요한, 그리고 반사된 밀리미터파를 차단하기 위한 흡수체; 및
    상기 생체 또는 생체시료를 지지하는 것으로, 높이 조절이 가능한 받침대로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안테나는 주어진 상황에 따라 밀리미터파를 원형편파, 수직편파, 수평편파 중의 어느 하나로 변환하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 및 표시부는, 각종 계측 정보를 표시하고 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어 및 표시기와, 제어 및 계측 정보에 대한 신호변환을 수행하는 신호변환기로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시스템 제어 및 표시기는 상기 소형 셀의 IR카메라로부터 전송된 영상데이터를 수신하여 열영상 정보 및 조사시간에 따른 온도변화 측정, 편파에 따른 효과분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 각종 계측 정보 표시 및 신호변환 수행을 위해, 상기 시스템 제어 및 표시기로부터 신호변환기로 전송되는 제어정보는 상기 밀리미터파 발생부의 고전압 전원공급기의 전압제어, 냉각장치의 온도제어 및 진공장치의 진공제어 정보를 포함하고, 상기 신호변환기로부터 시스템 제어 및 표시기로 전송되는 계측정보는 고전압 전원공급기의 출력 전압 및 전류, 냉각장치의 온도, 진공장치의 진공도, 밀리미터파 발생부의 주파수 및 출력 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 파라미터는 주파수, 출력, 조사시간, 편파를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치.
  10. 밀리미터파 발생부, 밀리미터파 진단부, 소형 셀, 제어 및 표시부를 포함하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석장치를 기반으로 한 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법으로서,
    a) 생체 또는 생체시료에 전자파를 조사(照射)하기 위한 밀리미터파를 상기 밀리미터파 발생부에 의해 발생하는 단계;
    b) 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 및 주파수를 상기 밀리미터파 진단부에 의해 측정하는 단계;
    c) 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 조사에 따른 상기 생체 또는 생체시료에 대한 효과 및 다양한 파라미터의 영향을 상기 소형 셀에 의해 측정하는 단계; 및
    d) 상기 제어 및 표시부에 의해 상기 밀리미터파 발생부에 밀리미터파 발생을 위한 제어신호를 송출하고, 상기 밀리미터파 진단부 및 상기 소형 셀로부터의 측정 신호를 각각 수신하여 분석하고 화면상에 표시하며, 분석결과에 따라 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생되는 밀리미터파의 출력, 주파수 및 조사시간을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단계 a)의 밀리미터파를 발생하는 단계는,
    a-1) 상기 밀리미터파 발생부의 전자총을 통해 높은 전류밀도를 갖는 밀리미터 전자빔을 발생시키는 단계;
    a-2) 상기 밀리미터파 발생부의 밀리미터파 구동용 전압제어 발진기에 의해 저출력의 밀리미터 전자파를 발생시키고, 밀리미터 전자파의 주파수 및 출력을 가변시키는 단계; 및
    a-3) 상기 밀리미터 전자파를, 상기 전자총에 의해 발생된 전자빔과 전자파의 상호작용을 통해 RF회로에 의해 증폭시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 단계 b)의 밀리미터파 진단부에 의한 측정 단계는,
    b-1) 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파의 출력 레벨을 방향성 커플러에 의해 줄이는 단계;
    b-2) 상기 방향성 커플러에 의해 출력 레벨이 줄어든 밀리미터파 신호를 전력분배기에 의해 분기하는 단계;
    b-3) 상기 전력분배기에 의해 분배된 신호의 주파수를 주파수 혼합기와 반도체형 발진기에 의해 측정하는 단계; 및
    b-4) 상기 전력분배기에 의해 분배된 신호의 출력 전력을 가변감쇄기와 전력감지기에 의해 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 단계 c)의 상기 소형 셀에 의해 측정하는 단계는,
    c-1) 상기 소형 셀의 안테나에 의해 상기 밀리미터파 발생부로부터 발생된 밀리미터파를 입력받아 다양한 편파로 변환하여 생체 또는 생체시료에 조사하는 단계;
    c-2) 상기 소형 셀의 거리측정기에 의해 상기 안테나와 생체 또는 생체시료와의 거리를 측정하는 단계; 및
    c-3) 상기 소형 셀의 IR(Infrared) 카메라에 의해 생체 또는 생체시료의 온도 변화를 영상으로 촬영하여 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 단계 c)에서의 상기 파라미터는 주파수, 출력, 조사시간, 편파를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 단계 d)의 제어 및 표시부에 의한 분석 및 제어단계는,
    d-1) 상기 제어 및 표시부의 시스템 제어 및 표시기에 의해 각종 계측 정보를 표시하는 단계; 및
    d-2) 상기 제어 및 표시부의 신호변환기에 의해 제어 및 계측 정보에 대한 신호변환을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 단계 d-1)에서 상기 시스템 제어 및 표시기에 의해 상기 소형 셀의 IR카메라로부터 전송된 영상데이터를 수신하여 열영상 정보 및 조사시간에 따른 온도변화 측정, 편파에 따른 효과분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 각종 계측 정보 표시 및 신호변환 수행을 위해, 상기 시스템 제어 및 표시기로부터 신호변환기로 전송되는 제어정보는 상기 밀리미터파 발생부의 고전압 전원공급기의 전압제어, 냉각장치의 온도제어 및 진공장치의 진공제어 정보를 포함하고, 상기 신호변환기로부터 시스템 제어 및 표시기로 전송되는 계측정보는 고전압 전원공급기의 출력 전압 및 전류, 냉각장치의 온도, 진공장치의 진공도, 밀리미터파 발생부의 주파수 및 출력 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 생체 영향 및 효과 분석방법.
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