ARM 920T 프로세서 기반의 초음파 SPIROMETER 구현

Abstract

호흡 측정기는 수년 동안 여러 연구 과제로 실행이 되어 왔지만 실용화 단계에 앞서서 원하는 결과가 나오지 않은 사례가 많았다. 또한 현재 실용화된 1세대 호흡 측정기는 센싱 방식에 있어서 터빈을 이용하여 그 회전율로서 호흡의 흐름 및 양을 측정하고 있어나, 그 방식 자체에 갖고 있는 단점으로는 호흡의 측정이 측정 시작과 측정의 끝 부분에서 터빈관성에 의해 측정오차가 크게 발생하고 있다는 것이다. 그리고 2세대 측정방식에서는 압력센서를 이용한 방법으로 호흡시 저항체에 의한 간섭율을 압력의 변화로 측정하는 방법에 의해 호흡량 및 흐름을 측정하는 방식이 있이나, 이 방식은 외부 환경의 변화에 따라 항상 교정을 해야 하는 문제점을 가지고 있어서 사용시에 불편함을 가져오고 있다. 그래서 3세대 방식으로 제안하는 방법이 관성 및 압력의 오차에 영향을 거의 받지 않는, 그리고 반영구적으로 사용 가능한 초음파 센서를 이용한 호흡 측정방식이 연구 중이다. 폐활량 검사기는 호흡 기체의 용적 유량의 순간적인 변화량을 측정하는 의료기기 이다. 과거에는 기계식 폐활량기가 주로 사용되었으며, 현재까지도 많이 사용되는 방법은 유체 흐름의 “양” 변화를 유체의 압력 변화로 전환시키는 차압식 방식이다. 그러나 이러한 형태는 압력 손실과 유지 보수가 힘들고, 특성 검사 주기가 짧은 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 초음파의 특성을 이용한 것으로써 초음파의 송수신시 매질인 공기의 흐름에 의한 반송형식인 초음파의 전달 속도 차이를 이용하여 호흡량 및 흐름을 측정한다. 이 연구는 현재 초기 단계에 있어 기초 초음파 센서의 연구 개발, 신호처리를 위한 하드웨어의 설계, 처리 소프트웨어 알고리즘의 연구개발이 진행 중이다. 그 중에서도 환자를 대상으로 약한 호흡에서도 폐활량 측정이 가능 하도록, 관성의 오차 및 압력의 오차에 영향을 거의 받지 않는 초음파 센서를 이용하여 송수신시 초음파 신호를 향상시켰으며, ARM 920T 프로세서를 사용하여 약한 호흡에도 정확하고 빠른 검출이 가능한 시스템을 구현하였다.