헌혈원에서 현재 헌혈원 혈액백에 부착된 바코드를 하나씩 스캔하여 관리하는 것을, 관리의 효율성을 높이고 정확성을 높이기 위해 UHFRFID 혈액관리시스템 BIS(Blood information system)을 구현하였고, 고유전율인 혈액이 들어있는 헌혈용 혈액백 (blood bag)에 부착 가능한 UHF RFID Tag 안테나를 설계하였다. RFID Tag 안테나는 부착된 물체의 전기적인 특성으로 인하여 영향을 받으므로, 고유전율인 혈액에 근접 시 태그 안테나의 임피던스 성분이 변하게 되어 태그의 반사손실 및 대역폭에 영향을 주게 된다. 고유전율에 부착된 일반 태그가 냉장고 안에서 인식률이 20%도 미치지 못한다. 그래서 이러한 영향을 고려하여 일반 다이폴 형태의 태그에 반사판을 사용하여 설계하였다. 반사판이 있을 때와 없을 때, 반사판과 다이폴 태그와의 간격, 다이폴 안테나에 T 매칭 구조의 존재에 따라 임피던스를 조절하여 칩과의 정합 회로를 구성하여 최적화된 태그를 설계 및 제작하였으며 제작된 태그의 특성과 인식거리 패턴을 측정 비교하였다. 또한 본 태그를 사용하여 BIS를 구현하여 혈액관리가 실시간으로 되도록 하였다.
헌혈원에서 현재 헌혈원 혈액백에 부착된 바코드를 하나씩 스캔하여 관리하는 것을, 관리의 효율성을 높이고 정확성을 높이기 위해 UHF RFID 혈액관리시스템 BIS(Blood information system)을 구현하였고, 고유전율인 혈액이 들어있는 헌혈용 혈액백 (blood bag)에 부착 가능한 UHF RFID Tag 안테나를 설계하였다. RFID Tag 안테나는 부착된 물체의 전기적인 특성으로 인하여 영향을 받으므로, 고유전율인 혈액에 근접 시 태그 안테나의 임피던스 성분이 변하게 되어 태그의 반사손실 및 대역폭에 영향을 주게 된다. 고유전율에 부착된 일반 태그가 냉장고 안에서 인식률이 20%도 미치지 못한다. 그래서 이러한 영향을 고려하여 일반 다이폴 형태의 태그에 반사판을 사용하여 설계하였다. 반사판이 있을 때와 없을 때, 반사판과 다이폴 태그와의 간격, 다이폴 안테나에 T 매칭 구조의 존재에 따라 임피던스를 조절하여 칩과의 정합 회로를 구성하여 최적화된 태그를 설계 및 제작하였으며 제작된 태그의 특성과 인식거리 패턴을 측정 비교하였다. 또한 본 태그를 사용하여 BIS를 구현하여 혈액관리가 실시간으로 되도록 하였다.
The current blood control system is using barcode and scanning one by one to manage blood bags. To have better management and accuracy, an RFID BIS (blood information system) is implemented with an UHF RFID tag antenna using a reflecter for a blood bag has been used.. The UHF RFID tag for blood bag,...
The current blood control system is using barcode and scanning one by one to manage blood bags. To have better management and accuracy, an RFID BIS (blood information system) is implemented with an UHF RFID tag antenna using a reflecter for a blood bag has been used.. The UHF RFID tag for blood bag, attached on the high permittivity blood, is designed and fabricated. The tag antenna is optimized and fabricated with the simulation tests such as the existence and nonexistence of the reflector, various distance between the reflector and the dipole tag, the different widths of the reflector and the existence and nonexistence of the T-matching structure. The characteristics and the reading range patterns of the tag antennas are measured. The BIS is implemented with the new tag design.
The current blood control system is using barcode and scanning one by one to manage blood bags. To have better management and accuracy, an RFID BIS (blood information system) is implemented with an UHF RFID tag antenna using a reflecter for a blood bag has been used.. The UHF RFID tag for blood bag, attached on the high permittivity blood, is designed and fabricated. The tag antenna is optimized and fabricated with the simulation tests such as the existence and nonexistence of the reflector, various distance between the reflector and the dipole tag, the different widths of the reflector and the existence and nonexistence of the T-matching structure. The characteristics and the reading range patterns of the tag antennas are measured. The BIS is implemented with the new tag design.
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문제 정의
본 논문에서는 고유전율을 가지는 혈액저장용과 헌혈에 사용되는 혈액용 백에 사용 가능한 태그를 설계하기 위해 다이폴 형태와 반사판을 결합한 형태로 UHF RFID 태그를 설계 및 제작을 하였다. II장에서는 혈액백 옆에 부착하는 태그를 설계하기 위해 다양한 반사판의 모양에 따른 다이폴태그의 특성을 분석하여 가장적합한 태그를 설계하여 특성 및 방사 패턴을 분석하였으며, ID장에서는 제작된 태그를 사용한 혈액관리시스템을 설명하고 IV장에서 결론을 내렸다.
본 논문에서는 고유전율인 혈액이 들어있는 혈액 백옆에 부착하여 한국의 기존의 UHF 대역에서 동작하는 RFE) 태그안테나를 소개하였다. 일반적인 다이폴 형태에 혈액 백방향으로 반사판을 두어 혈액의 유전율에영향을 적게 받도록 설계하였다.
제안 방법
태그를 설계 및 제작을 하였다. II장에서는 혈액백 옆에 부착하는 태그를 설계하기 위해 다양한 반사판의 모양에 따른 다이폴태그의 특성을 분석하여 가장적합한 태그를 설계하여 특성 및 방사 패턴을 분석하였으며, ID장에서는 제작된 태그를 사용한 혈액관리시스템을 설명하고 IV장에서 결론을 내렸다.
또한 전국적으로 130여개의 헌혈의 집에서 채혈을 할 때나, 헌혈원에서 혈액원으로 또 혈액원에서 여러 병원으로 혈액을 이동시에 혈액백에 붙어 있는 바코드를 하나하나 스캔하여 세어서 확인을 하게 된다. 그래서 위에서 언급한 여러 종류별로 실시간 추적이 힘든형편이고, 많은 양을 이동시에 수의 착오가 있을 수도있다.
본 논문에서 제안한 시스템인 혈액관리 시스템(BIS : Blood Infonnation System)에서 RFID 태그가 부착된혈액백을 등록하기 위해서 아래 그림 7과 같은 이력을등록하는 메뉴 창에 헌혈자의 DB를 저장한다. 이 DB에정장되는 정보는 현재 혈액원에서 사용되는 정보와 같은 유형을 가지도록 설계가 되어 있다.
본 논문에서 제안한 혈액관리용 시스템의 개략적 안 구상도는 그림 1 과 같다’ RFID 태그가 부착된 혈액백이냉장고에 보관되면 냉장고에 설치된 리더와 리더 안테나로부터 실시간으로 RFID 태그의 정보를 읽어 들여그 정보를 로컬 컴퓨터에 전송하게 된다. 각각의 혈액원에 설치된 로컬컴퓨터로부터 읽어들인 혈액백의 정보를 대한적십자사 혈액관리본부로 Data Base화해서전송하게 된다.
일반적인 RFID 태그안테나가 고유전율인 혈액이 담겨 있는 혈액백에 부착되었을 때 동작을 잘 하지 않으므로, 본 논문에서는 혈액의 유전율을, 58〜62 이詩, 고려하여 태그와 혈액과의 영향을 적게 받기 위해 반사판을 태그안테나와 혈액 백 사이에 첨가하여 다이폴 형태의 태그안테나를 설계하였다.
태그안테나를 소개하였다. 일반적인 다이폴 형태에 혈액 백방향으로 반사판을 두어 혈액의 유전율에영향을 적게 받도록 설계하였다. 반사판과 다이폴 안테나의 특성을 분석하여 최적의 안테나를 설계하여 그 결과를 나타냈으며, 현재 사용 중인 고성능의 태그는 인식이 잘 되지 않았지만 설계한 태그로 인식이 100% 되어혈액 관리 시스템을 문제없이 구축할 수 있었다.
제작한 태그안테나의 인식거리를 측정하였다. 열린공간에서 Alien사의 리더기와 리더안테나를 사용하였다.
태그 안테나를 설계할 때 태그안테나의 임피던스는칩 임피던스와 공액정합을 해서 설계를 하였다.
태그에 T 매칭이 포함됐을 때와 제외됐을 때의 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 태그에 T 매칭 루프가 없을 때의 태그의 반사 손실은 중심 주파수가 910MHz에서 -27.
혈액백은 가로 11cm 쎄로 14.5cm, 두께는 약 3cm 정도 이고, 혈액의 유전율은 60枝皿2로 설정하여 태그안테나를 설계하였다. 혈액백과 태그간의 간격은 그림 2에서 실제 간격을 고려하여 16.
대상 데이터
열린공간에서 Alien사의 리더기와 리더안테나를 사용하였다. 리더기는 ALR9900 모델을 사용하였으며, 리더안테나는 이득이 6dBi인 ALR-9610-AL 모델을 사용하였다. 그림 6은 반사기가 있는 태그와 반사기가 없는 중심주파스 910MHz에 임피던스가 매칭된 태그를 (L_l=17.
열린공간에서 Alien사의 리더기와 리더안테나를 사용하였다. 리더기는 ALR9900 모델을 사용하였으며, 리더안테나는 이득이 6dBi인 ALR-9610-AL 모델을 사용하였다.
04mm 두께의 비닐에 구리를 사용하여 제작한 안테나이다. 태그는 다이폴 형태에반사판이 있는 형태이며, 크기는 가로 14nm X 82.4mm이다. RFID 스트랩은 다이폴 안테나의 중간에 위치하고 있다.
성능/효과
93dB를 나타냈다. 결론적으로 반사판이 없이좋은 값의 S11 은 기대하기가 힘들었다.
8dB, -10dB 이하 대역폭은 12MHz(902 ~914MHz) 로 가장 좋은 결과를 보여주었다. 또한 반사판의 두께 (d)에 따른 시뮬레이션 결과는 1.5mm일 때 태그의 반사손실은 중심 주파수가 910MHz에서 -27.8dB, -10 dB 이하로 제일 좋은 결과를 보여 주었다.
87dB를 나타냈다. 또한 태그의 방향이 그림 2의 방향과 180도 회전 되었을 때 (태그칩이 혈액 백 쪽에 위치할 때)의 성능을비교 하였을 때 월등하게 그림1과 2의 방향이 좋음을알 수 있었다.
그리고 반사기가 없는 태그에서 0일 때 최대 86cm, 30에서 83cm를 나타냈다. 반사기를 가진 태그의 인식거리가 반사기가 없을 때보다 33m 더 긴 인식거리를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 반사기가 없는 태그는 태그를 부착 시에 안테나의 성능이 현저하게 달라짐으로서 냉장고 안에서태그 안테나로서 50개의 인식이 되질 않으므로 사용하기에 곤란함을 볼 수 있었다.
반사판과 다이폴 안테나의 거리(W) 에 따른 시뮬레이션 결과 거리에 따라 반사판과 태그 사이의 거리가 1.5mm 일 때의 반사 손실은 중심 주파수가 910MHz에서 -27.8dB, -10dB 이하 대역폭은 12MHz(902 ~914MHz) 로 가장 좋은 결과를 보여주었다. 또한 반사판의 두께 (d)에 따른 시뮬레이션 결과는 1.
일반적인 다이폴 형태에 혈액 백방향으로 반사판을 두어 혈액의 유전율에영향을 적게 받도록 설계하였다. 반사판과 다이폴 안테나의 특성을 분석하여 최적의 안테나를 설계하여 그 결과를 나타냈으며, 현재 사용 중인 고성능의 태그는 인식이 잘 되지 않았지만 설계한 태그로 인식이 100% 되어혈액 관리 시스템을 문제없이 구축할 수 있었다.
한다. 현재 일반 시중에 유통되고 있는 성능이 좋은 태그를혈액백과 실험을 한 결과 성능의 8〜16%정도의 인식거리로서 혈액을 보관하는 냉장고에서 100% 인식이 불가능하여 위의 개발된 태그로 냉장고 안에서 측정한 결과 100% 인식이 되어서 혈액관리 시스템을 구축 하는데문제가 없었다.
혈액백에 태그를 부착했을 때와 혈액 백 없이 태그만공기 중에 있을 때의 방사 시뮬레이션 결과, 혈액백이있을 때는 이득이 3.1dBi과 효율 96%의 특성을 보이고있고 혈액 백이 없을 때의 이득이 0.96dB과 효율69%의특성을 보이고 있다.
후속연구
설계된 태그를 실제 냉장고 안에서 헌혈 시 사용하는혈액백에 붙여서 측정하여 100% 인식에 성공 하였으며, 혈액백 냉장고에 리더기를 설치하여 혈액형별로 실시간으로 혈액백의 내용을 파악할 수 있었으며, 혈액백을 관리하기가 편리해지며 네트워크로 연결하여 중앙시스템에서 관리가 된다면 전국의 혈액 보관량을 실시간으로 파악이 되어져, 갑자기 수술을 해야 하는 경우나 혈액의 부족으로 인한 위급상황에서 어느 특정한 헌혈의 집에서 혈액이 채취됨을 알 수 있음으로 신속하게응급상황에 필요한 혈액을 공급하여 효율적으로 관리가가능해 질 것이다.
참고문헌 (6)
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손해원, "UHF RFID 안테나 기술", 한국전자파학회, 전자파기술, pp. 40-50. 2008년 11월
장병준, 오하령, 성영락, 박준석, "UHF RFID Air Interface 기술동향", 한국통신학회지, 24(8), pp. 14-11, 2007년8월.
Y. Bendavid, S. F. Wamba, and L. A. Lefebvre, "Proof of concept of an RFID-enabled supply chanin in a B2B e-commerce environment", in Proceedings of the 8th International Conference on Electronic Commerce(ICEC'6), pp. 564-568, 2006.
정우재, 전지영 외3, "UHF 대역의 고정형 RFID 시스템의 성능평가," 대한전자공학회 2008년 하계종합학술대회, 287-288쪽, 2008년 6월.
권홍일, 이범선, "고 전도율과 고 유전율 물질에 부착 가능한 RFID 태그 안테나", 한국전자파학회논문지, 16(8) pp.797-802, 2005년 8월
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