The newly lung ventilation monitoring EIT IC is proposed. To complement the weak point of previous lung ventilation monitoring EIT IC works, the dual frequency division multiplexing (DFDM) is proposed. Using DFDM, time difference and frequency difference imaging is conducted simultaneously. From the frequency difference imaging result, region of interest (ROI), which is lung shape, is extracted for improving reliability of EIT image.
The dual frequency generating Tx and dual frequency receiving Rx is proposed for optimizing DFDM. The hardware cost including power consumption and area is extremely reduced compare to previous work.
The look-up table and digital adder based DAC current generator is implemented as the Tx. For reducing harmonic distortion, dynamic element matching and adaptive quantization is used. To increase the SNR, the maximum current injection loop controls the current level high beneath the saturation.
The weaver demodulator based read-out front-end is implemented as the Rx. Thanks to the weaver demodulator, the settling time of low pass filter is reduced much more than 10 times compare to previous work. The notch combined low pass filter with trimming scheme increases the attenuation level more than 30dB. Therefore the real-time monitoring of 30fps speed is achieved.
The proposed DFDM optimized IC improves the lung ventilation EIT image quality with low hardware cost and low harmonic noise and achieving 30 fps of imaging processing speed.
폐 호흡 모니터링을 위한 전기 임피던스 단층촬영 IC가 제안되었다. 기존의 폐 호흡 모니터링 전기 임피던스 단층촬영 IC는 단순한 시간변화 이미징만 수행할 수 있어 폐 호흡의 정확한 모니터링이 불가능했다. 이번에 제안된 IC는 다중주파수분할 전기 임피던스 단층촬영을 제안하여 시간변화 이미지뿐만 아니라 주파수변화 이미지도 동시에 얻어내었다. 주파수변화 이미지에서 관심영역, 즉 폐의 표면 정보를 추출해내어 폐 호흡 모니터링의 정확도를 증가시켰다. 제안된 IC는 다음과 같은 세가지 회로 특징을 갖는다.
다중주파수분할 방식을 최적화 할 수 있는 IC가 제안되었다. 동시에 두 가지 주파수를 처리할 수 있는 전류 인가단, 동시에 두 가지 주파수를 처리할 수 있는 전압 측정단을 제안함으로써 파워소모와 면적소모를 대폭 줄일 수 있었다.
순람표와 디지털 가산기 기반의 DAC 커런트 생성단을 제안하였다. 기존의 DAC 커런트 생성단의 문제인 총 고조파 왜곡을 줄이기 위해 동적 요소 매칭 방법과 적응양자 방법이 적용되었다. 이를 통해 총 40dBc의 총 고조파 왜곡을 줄일 수 있었다.
위버 복조기 기반의 전압 측정단을 제안하였다. 기존의 하향변환 기법에 비해 저주파 필터의 차단 주파수를 대폭 증가시킴으로써 30fps의 이미징 속도를 만들어 내었다. 또한 노치 결합 저주파 필터를 제안함으로써 목표 주파수의 필터 효과를 30dB 이상 증가시켰다.
이 세가지 특성 회로를 이용하여 가장 효율적인 폐 호흡 모니터링을 위한 전기 임피던스 단층촬영 IC를 제안하였다.