The reflectance of human skin in the extended infrared region using a Fabry-Perot based spectral measurement technique
Fabry-Perot tabanlı spektral ölçüm tekniği ile genişletilmiş kızılötesi bölgedeki insan ciltinin yansıması
- Tez No: 833177
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN ALTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Biophysics, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
İnsan derisinin optik özelliklerini anlamak, birçok güncel uygulama için önemlidir. Matematiksel modellerle desteklenen deneysel çalışmalar, optik biyo-ölçüm araçları için önemli gelişmeler sağlayacaktır. Çalışmamızda yeni bir Fabry-Perot tabanlı MEMS tipi ayarlanabilir dalga boyu filtresi kullanarak, geleneksel olarak ulaşılması zor genişletilmiş yakın kızılötesi bölgede hassas ölçümlerin yapılabileceğini gösteriyoruz. Görünür spektral bölgede insan derisinin optik özellikleri hakkında çok miktarda veri olmasına rağmen, genişletilmiş kızılötesi bölgede sınırlı veri bulunmaktadır. Literatürde incelenen birçok çalışmadan derinin karakteristik özellikleri, esas olarak daha yüksek su emilimi ve enstrümantasyonla ilgili sınırlamalar nedeniyle 2000nm'nin üzerindeki spektral bölgede iyi belgelenmemiştir. Özellikle in-vivo ölçümler için, bu spektral bölgede rezonans özellikler gösteren çeşitli türlerin tespitindeki sınırlamalara ışık tutabilen saçılma parametrelerini daha iyi tahmin etmek için gerçek zamanlı analiz çok önemlidir. Çalışmamızdaki yaklaşım, genişletilmiş NIR bölgesindeki insan derisinin saçılma parametrelerini ölçmek için Fabry-Perot tabanlı MEMS tipi ayarlanabilir dalga boyu filtresi kullanmaya dayanmaktadır. Elde edilen parametrelerin geçerliliği, literatürde birçok çalışmanın yapıldığı 1550-1950nm bölgesinde benzer bir ölçüm şeması uygulanarak kontrol edilir. İnsan derisinin çok katmanlı model simülasyonuna dayalı Monte-Carlo yöntemleri kullanılarak saçılan radyasyon modellenir ve ölçüm kalitesi değerlendirilir. Ex-NIR ışığının sınırlı penetrasyonu nedeniyle 2000-2450nm bölgesindeki ölçümleri simüle etmek için 3 katmanlı bir model kullanılır ve her katman için saçılma ve absorpsiyon parametreleri elde edilir. Sonuçlarla elde edilen soğurma ve saçılma parametreleri, 2200nm'nin altındaki dalga boyları için yayınlanmış diğer çalışmalarla iyi bir uyum içindedir. Bu çalışma, MEMS tabanlı hızla ayarlanabilen Fabry-Perot tabanlı spektral ölçüm tekniğini kullanan cihazların, doğru analiz için gerçek zamanlı izlemenin gerekli olduğu in-vivo araştırmalar için uygulanabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Understanding the optical properties of human skin is important for many current applications. Experimental studies aided by mathematical models will allow important improvements for optical bio-measurement tools. By using a novel Fabry-Perot-based MEMS type tunable wavelength filter we show that precise measurements can be performed in the traditionally hard-to-reach extended near-infrared region. Although there is a large amount of data on the optical properties of human skin in the visible spectral region, there is limited data in the extended infrared region. Of the many studied in the literature the characteristic properties of skin are not well documented in the spectral region above 2000nm due to the higher absorption of water and limitations with instrumentation. Especially for in-vivo measurements, real-time analysis is crucial to better estimate scattering parameters which can shed light on limitations of detection of various species that show resonant features in this spectral region. The approach in our study is based on using a Fabry-Perot-based MEMS type tunable wavelength filter to measure and quantify the scattering parameters of human skin in the extended NIR region. The validity of the obtained parameters is checked by applying a similar measurement scheme in the 1550-1950nm region where multiple studies in the literature have already been performed. Using Monte-Carlo methods based on multi-layer model simulation of human skin the scattered radiation is modeled and the measurement quality is assessed. Due to the limited penetration of ex-NIR light, a 3-layer model is then used for simulating the measurements in the 2000-2450nm region, and scattering and absorption parameters are obtained for each layer. A three-layer model of skin is sufficient for modeling the observed reflectance of ex-NIR light in the 2000-2450nm region. The absorptive and scattering parameters obtained with the results agree well with other published works for wavelengths below 2200nm. This study demonstrates that devices that utilize a MEMS-based rapidly tunable Fabry-Perot-based spectral measurement technique can be applied for in-vivo studies where real-time monitoring is necessary for accurate analysis.
Benzer Tezler
- Meyve dokularında niteliksel ölçüm yapabilen elle tutulabilir spektroskopik donanım tasarımı ve gerçeklemesi
Design and implementation of a hand-held devi̇ce to spectroscopically assess fruit quality
ALİ SARIKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA İNCİ ÇİLESİZ
- Fonksiyonel tekstiller geliştirmek amacıyla metal oksit nanoyapıların sentezlenmesi ve kumaşlara uygulanması
Synthesis of metal oxide nanostructures and application to fabric surfaces towards development of functional textiles
MERVE KÜÇÜK
Doktora
Türkçe
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- 18. yüzyıldan itibaren, görsel algılama ve psikolojik etkiler ekseninde bilimsel gelişmelerin 20. ve 21. yüzyıl sanatına yansımaları
Beginning from the 18th century, the reflectance of scientific developments within the axis of visual perception and psychological effects on the 20th and 21th century art
NURGÜL GÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Güzel SanatlarMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiResim Bölümü
PROF. YALÇIN KARAYAĞIZ
- Uzaktan algılama yöntemleriyle Söke Alt Havzasında yer alan Menderes Nehri, Bafa ve Azap Göllerinin yüzeysel su alanlarının zamansal olarak belirlenmesi
Determination of surface water areas with remote sensing methods: a case study, Söke Sub Basin (Menderes River, Bafa Lake, Azap Lake)
BERFİN YÜCEER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖKSEL
- Sentinel-1 sar görüntülerinin, derin öğrenme teknikleri kullanılarak müsilaj bölgelerinin otomatik olarak tespit edilmesindeki rolü: Marmara denizi Armutlu-Zeytinbağı'nda bir vaka çalışması
The role of sentinel-1 sar images in the automatic detection of mucilage areas using deep learning learning techniques: A case study in the Armutlu-Zeytinbaği of the Marmara sea
ENES BAKIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBatman ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRULLAH ACAR