One of the medical world's recent tendencies is to pursuit remote medical examination. With this tendency, the part of remote sensing technology has been studied by many laboratory members. Among the remote sensing technologies of patient, study about the wireless detection of respiration has studied from 1975[1]. And the detection of heart rate was started in 1979[2].
The remote sensing of patient using RP system is profitable in cost aspects compared with expensive medical instruments. Because the sensing system is easy to handle, even ordinary person who is not instructed about usage of the instruments can use it.
Three systems are used on this study. Each system is consisted of antenna, transmitter, receiver and display part. The transmitter and receiver part for sensing both heart rates and respiration can be one or two parts. If it is consisted of two parts, the antennas used on the experiment must be two. But, if the transmitter and receiver part are integrated into one part, only one antenna is required on the experiment. It is consisted of coupler(or power divider), attenuator, LNA, circulator and mixer. The display part is consisted of analog-digital converter, amplifiers and filters.
The real time and wireless life signal detecting systems are made by using Doppler Effect. These systems can measure respiration and heart rates with periodic movement of skin and muscle near the heart. The system is consisted of antenna, RF transmitter, receiver, and display part. I did the experiment at 1.9GHz, and 10GHz. The link budget about detecting systems is analyzed and the detected signal from the systems is compared with electrocardiogram(ECG) of monitor which is using for patient monitoring in hospital. And the detection of vital sign is also performed according to the different distances, and behind the wall.
본 논문에서 기술한 RF 시스템을 이용한 미약 생체신호 무선 감지 시스템은 기존의 병원에서 일반적으로 사용되고 있는 심전도계 등의 장비와 비교 했을 때 비용 면에서 매우 저렴할 뿐만 아니라 측정 장비에 대한 특별한 사전교육 없이 전원을 콘센트에 연결하는 정도의 지식만 갖춘 일반인이라도 쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 게다가 측정이 일어나는 상황에서 환자에게 아무런 부착물이나 접촉 없이 무선으로 환자에 대한 정보를 얻음으로써 환자가 느끼는 부담감을 덜어줄 수 있고, 심한 화상을 입은 응급 환자와 같이 환부에 접촉이 불가능한 환자인 경우에도 무선 감지 시스템을 이용한다면 쉽게 환자에 대한 생체 정보를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
인간의 생체신호를 감지하는 일은 환자의 상태를 파악하기 위한 가장 기초적인 정보를 얻는 작업이다. 이런 정보들의 예로는 심장박동, 호흡수 등이 있다. 본 논문에서는 사람의 몸에 직접 접촉하지 않고 무선으로 환자가 인지하지 못하는 상황에서 이러한 정보들을 측정하고자 했다. 또한, 서로 다른 원형 편파 성분을 가지는 송신 안테나와 수신 안테나로 구성된 보다 개선된 미약 생체신호 무선 감지 시스템에 대하여 연구하였다. 1.9GHz, 10GHz, 10GHz 원형편파 시스템의 원리와 각각의 시스템을 통해 얻은 결과를 비교함으로써 이를 통해 얻을 수 있는 장점과 응용분야들을 살펴보았다.
원형 편파를 이용한 시스템은 송수신부를 하나로 통합하여 한 개의 안테나를 사용한 시스템보다 훨씬 좋은 분리도 특성을 가짐으로 인해서 보다 법은 작동 범위를 가짐을 알 수 있었다. 또한, 원형 편파를 이용하여 좌원 편파된 신호를 방사하고 우원 편파된 신호를 수신하는 방식을 사용하면 원하지 않는 신호를 수신할 확률이 줄어들기 때문에 잡음의 감쇄 효과도 있다.
여러 실험을 통해 얻은 결과값들을 살펴보면 심장 박동은 0.9~1.6 Hz(54~96 beats/min.), 호흡은 0.2~0.3 Hz (12~18 breaths/min.)이다.
여러 가지 상황에서 미약 생체 신호 무선 감지 시스템을 이용하여 인간의 심장 박동과 호흡 신호를 측정해 보았는데, 이를 이용하면 다양한 응용 분야를 생각해 볼 수 있다. 원격 진료는 물론이고 주파수를 낮춘다면 PCS 전화에 무선 감지 시스템을 내장시켜서 휴대용으로 사용할 수도 있을 것이고, 앞에서 언급했던 것처럼 매몰된 사람의 생사여부 판독, 침입자의 감시 등 다양한 상황에 응용할 수 있을 것이다.
