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Electrical impedance tomography SoC and system for 3D lung ventilation monitoring = 3D 폐 환기 모니터링용 전기임피던스 단층 촬영 SoC 및 시스템
서명 / 저자 Electrical impedance tomography SoC and system for 3D lung ventilation monitoring = 3D 폐 환기 모니터링용 전기임피던스 단층 촬영 SoC 및 시스템 / Min-Seo Kim.
저자명 Kim, Min-Seo ; 김민서
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2019].
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8033278

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학술문화관(도서관)2층 패컬티라운지(학위논문)

DEE 19040

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초록정보

The wearable 3D lung ventilation monitoring system is proposed with electrical impedance tomography (EIT). It consists of two types of SoCs, active electrode (AE)-SoC and Hub-SoC, mounted on wearable belts. The 48-channel AE-SoCs are integrated on flexible printed circuit board (FPCB) belt, and Hub-SoC is inte-grated in the hub module which performs data gathering and wireless communication between an external imaging device. To get high accuracy under variation of conductivity, the dual-mode current stimulator pro-vides the optimal frequency for TD(time difference)-EIT and FD(frequency difference)-EIT with simultane-ous 4k ~ 128kHz impedance sensing. A wide dynamic range instruments amplifier is proposed to provide 94dB of wide dynamic range impedance sensing. In addition, 48-channel AE system with the dedicated communication and calibration is implemented to achieve $1.4m\omega$ sensitivity of impedance difference in in-vivo environment. The AE-/Hub-SoCs occupy $3.2mm^2$ and $1.3mm^2$ in 65nm CMOS technology and con-sume $124\muW$ and 1.1mW with 1.2V supply, respectively. The proposed system integrates a belt board and the hub board in a waist support type clothes for the user's comfort and convenience. After the measured impedance data is transferred to hub-SoC in the Hub board, it is preprocessed and transferred to an external imaging device using Bluetooth module. As a result, the proposed system can display EIT images which are reconstructed with 90% of accuracy and 10 frames/s of real-time 3D lung images. It has only 357g weight and operates at least 6 hours with 3.7V 200mAh battery.

착용 형 3D 폐 인공 호흡 모니터링 시스템은 전기 임피던스 단층 촬영 (electro impedance tomography, EIT)으로 제안되었다. 착용 식 벨트에 장착 된 활성 전극 (AE) -SoC 및 Hub-SoC의 두 가지 유형의 SoC로 구성됩니다. 48 채널 AE-SoC는 FPCB (flexible printed circuit board) 벨트에 통합되어 있으며 Hub-SoC는 외부 이미징 장치간에 데이터 수집 및 무선 통신을 수행하는 허브 모듈에 통합되어 있습니다. 전기자극 변화에 대해 높은 정확도를 얻기 위해 듀얼 모드 전류 자극기는 TD (시간차) -EIT 및 FD (주파수 차이) -EIT에 대해 최적의 주파수를 동시에 제공하며 4k ~ 128kHz의 임피던스 감지 기능을 제공합니다. 94dB의 넓은 동적 범위 임피던스 감지를 제공하기 위해 넓은 동적 범위 인스트루먼트 앰프가 제안되었습니다. 또한 전용 통신 및 교정 기능이 내장 된 48 채널 AE 시스템을 구현하여 생체 내 환경에서 1.4mμ 감도의 임피던스 차이를 구현합니다. AE- / Hub-SoC는 65nm CMOS 기술에서 3.2mm2 및 1.3mm2를 차지하고 1.2V 전원으로 각각 124μW 및 1.1mW를 소모한다. 제안 된 시스템은 사용자의 편안함과 편리함을 위해 허리 받침대 형태의 벨트 보드와 허브 보드를 통합합니다. 측정 된 임피던스 데이터가 허브 보드의 hub-SoC로 전송 된 후 사전 처리되어 Bluetooth 모듈을 사용하여 외부 이미징 장치로 전송됩니다. 결과적으로, 제안 된 시스템은 90 %의 정확도와 10 프레임 / s의 실시간 3D 폐 영상으로 재구성 된 EIT 영상을 표시 할 수있다. 무게는 357g이며 3.7V 200mAh 배터리로 6 시간 이상 작동합니다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DEE 19040
형태사항 1책 : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김민서
지도교수의 영문표기 : Hoi-Jun Yoo
지도교수의 한글표기 : 유회준
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학부,
서지주기 Including references
주제 Electrical impedance tomography(EIT)
lung ventilation monitoring
real-time imaging
3D-imaging
active electrode
wide dynamic range
impedance spectroscopy impedance sensor
wearable healthcare
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