Bio-signal sensing system has deeply rooted at bio and information technology. In the hospital, bio-sensing system is actually used to detect a patient's basic bio condition such as heart rate, respiration, blood pressure and so on. The study about sensing of respiration and heart rate places especially the focus on remote sensing. With this tendency, the part of remote sensing technology has been studied by many groups[1], [2].
Doppler radar system is very useful as sensor which can detect moving objects. The principle of operation for this sensing system is very simple. If the target has velocity toward the direction of the radar, the reflected signal on the surface of moving target is shifted in frequency in proportion to the velocity of target toward the direction of the radar. If the surface of moving target is the skin and muscle near the heart, heartbeats and respiration will be sensed by their periodic back and forth movement.
This highly sensitive, real time wireless sensor has used direct conversion method. The reflected signal from the object is mixed with the reference signal of transmitter to produce an output signal with its magnitude proportional to the phase difference between them. The dielectric constant of skin and muscle are 31.29 and 42.764 at 10GHz. The conductivities of two mediums are 8.0138 and 10.626 (S/m) at 10GHz. Since the skin and muscle have a high dielectric constant [3] at 10GHz frequency, the skin depth of incident signal is very short on the surface of them. Because the high dielectric constant of body influence on the polarization of the reflected wave, CP antennas that have the opposite circular polarization play an important role to improve sensitivity.
The efficiency of the remote sensor is verified by the test of speaker which has a regular vibration and by the direct experimentation for human bio-signal.
Doppler radar is consisted of several devices such as DRO, LNA, mixer, Wilkinson power divider, CP antenna, and baseband part. RF system part is one module including CP antennas. The size is 96$\times$50$\times$15 $mm^{3}$.
인간의 생체신호를 감지하는 것은 의학과 한의학 분야에서 진료의 아주 중요한 일차적 단계이다. 지금까지 심장과 호흡에 관한 유무선 측정 및 정보 분석에 관한 많은 연구가 진해되어왔다. 본 논문에서는 이러한 측정 시스템에 대한 전반적이 설계와 시스템 검증을 위해 일정하게 진동하는 speaker 실험을 실시하였다.
알루미늄 떨림 판으로 된 speaker 에 대해서 입사된 LHCP wave 는 도체에 대한 편파 특성에 의하여 반사될 때 RHCP wave 로 반사하게 된다는 사실을 실험을 통하여 확인 했다. 이 실험에 대한 해석을 통하여 $\lambda$/4지점에서 null point 가 나타남을 확인 했으며, 2mm 간격으로 측정한 실험을 통해서 그 결과를 검증하였다. Speaker실험에서 speaker에 인가된 pulse가 삼각 파, 톱니 파, 사각 파 일 경우 각각에 대해서 system 이 오차 범위 내에서 정확히 파형을 검출 확인 할 수 있음을 보여주었다. 또한 50 Hz 로 진동할 경우 harmonic noise 특성에 대한 분석에서도 시스템의 high sensitivity 를 다시 한번 확인 할 수 있었다. 이와 같은 시스템을 이용하여 최근 ubiquitous home networking에도 또한 응용되는 실정이다.
다음으로 기술된 맥파 검출 system에서는 한의 학에서 기본이 되는 맥진 측정에 관한 것을 기술 하였다. 한의학에서 동맥혈에 대한 과학적 정량화는 중요한 과제로 떠오르고 있다. 본 논문에서 제시한 센서는 빛의 반사를 이용하기 때문에 sensing하고자 하는 인체의 표면 어디에서라도 가능하며, 또한 맥에 어떠한 물리적인 힘을 가하지 않고 단지 가벼운 부착을 통해서 측정이 가능한 것이 장점이다.
혈관의 상태가 분명히 나타나는 cold duration test (CDT)를 통해서 피검자의 특성을 파악할 수 있다. 혈관은 온도가 떨어짐에 따라 수축함과 동시에 조직 내부로 들어가는데 이와 같은 현상을 가장 잘 측정할 수 있는 위치가 손목 동맥혈 부위이며 이 위치에서 CDT를 실시하기 위해서 본 논문의 센서가 쓰였다. CDT에서 온도가 낮을 수록 예상했듯이 혈관의 수축 정도가 크게 나타났으며, 회복 정도도 더디게 나타났다. 온도를 5$\deg$C 이하로 낮추는 것은 실험에 어려움이 있으며 온도를 낮출 경우에는 물에 담그는 시간을 줄이는 방법을 통해서 실험을 실시해야 한다. 좀더 신뢰성을 높이기 위해 동맥 경화와 같은 혈관질환자를 대조군으로하여 비교 자료를 수립하는 것과, 센서의 감도를 높이기 위해서 LED 와 PD 를 배열 형태로 구성하는 것이 필요하다.
