의료기기 공용화 신호처리 플랫폼 구현

Abstract

의료기기는 인체에 직, 간접적인 영향을 주기에 높은 수준의 신뢰성과 검증이 요구되며 5~10년의 주기에 의해 신제품이 개발된다. 이러한 개발 장기화의 주요 원인으로 신호처리 플랫폼의 개발과 검증과정이 있다. 더불어 생체신호의 계측을 위한 의료기기들은 그 구성과 계측방식에 높은 유사성을 가지고 있다. 사용 목적 및 연동 센서의 종류에 따라 각각의 명칭이 부여되나 계측 및 연산을 위한 신호처리 플랫폼은 유사한 구성으로 이루어지며, 새로운 플랫폼의 개발에 지속적인 시간과 비용이 요구되고 있다. 이러한 문제점들에 대응하기 위한 기존 연구로 Flexible Platform Sensor AFE와 CompactRio, 그리고 바이오넷사에서 개발한 공통 플랫폼 등의 적용 사례가 확인되나 생체신호의 분석을 위한 주요 계측 성능이 낮으며, 다채널 센서에 동시 대응이 불가하여 다목적 의료기기로의 적용에 한계가 존재한다. 이에 본 논문에서는 다목적 의료기기에 적합한 고성능의 의료기기 공용화 신호처리 플랫폼을 구현하였다. 구현된 의료기기 공용화 신호처리 플랫폼은 기존의 공용화 플랫폼 대비 높은 계측 성능을 가지며, 이원화된 아날로그 증폭기를 설계하여 외부 연동에 범용성을 고려하였다. 더불어 동기회로 설계로 최대 32채널의 센서 입력에 실시간 대응하며, 디지털 필터들과 보정 알고리듬을 집적화하여 전기적 잡음을 최대한 억제하고 미세 생체신호에 대해 정밀 계측이 가능하다. 이러한 특징들로 인해 ECG, EMG, EEG, 초음파 진단기, 환자 감시 시스템 등 다양한 생체진단용 의료기기에 표준 플랫폼으로의 적용이 가능하다. 본 연구를 통해 의료기기 개발 장기화의 주요 요인 중 하나인 디지털 플랫폼의 설계 및 검증에 대한 시간과 비용투자를 줄이고, 고신뢰성의 장비 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.