초록

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본 논문에서는 심폐기능에 이상이 있는 중환자의 상태를 진단하기 위한 방법으로 Swan-Ganz Catheter를 체내에 삽입하여 심박 출량과 혼합정맥혈 산소포화도를 기존 장비들보다 정밀하게 측정할 수 있는 모듈을 개발하고자 한다. Swan-Ganz Catheter에는 두 개의 온도센서와 세 개의 압력센서를 포함하고 있으며 이를 통해 입력되는 센서 값을 세밀하게 수집하고 이를 기반으로 일회 심박출량, 전신 및 폐혈관저항, 산소소모량 등을 계산하여 환자의 상태를 보다 정확하게 진단 및 치료가 가능하게 한다.

본 논문에서는 심폐기능에 이상이 있는 중환자의 상태를 진단하기 위한 방법으로 Swan-Ganz Catheter를 체내에 삽입하여 심박 출량과 혼합정맥혈 산소포화도를 기존 장비들보다 정밀하게 측정할 수 있는 모듈을 개발하고자 한다. Swan-Ganz Catheter에는 두 개의 온도센서와 세 개의 압력센서를 포함하고 있으며 이를 통해 입력되는 센서 값을 세밀하게 수집하고 이를 기반으로 일회 심박출량, 전신 및 폐혈관저항, 산소소모량 등을 계산하여 환자의 상태를 보다 정확하게 진단 및 치료가 가능하게 한다.

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문제 정의

• 온도 변화량의 측정이 얼마나 세밀하게 측정하느냐가 정확한 데이터가 측정에 결정적인 요인이 되는 것이다. 이 때문에 본 논문에서는 MCU외부에 24bit ADC를 별도로 장착하여 보다 높은 밀도의 데이터를 수집하고자 하였다. 기존의 장비들이 데이터를 측정할 때 가장 크게 나타내는 오차가 바로 온도 변화의 시작점과 끝점의 기준이다.

제안 방법

• 본 논문에서 기존의 Cardiac Output 측정 모듈들의 오차를 줄이기 위해 선택한 것이 24bit ADC이다. 사용된 chip은 TI의 ADS1256이다.

대상 데이터

• MCU는 MSP430를 사용하였다. 이는 16bit의 마이크로 컨트롤러이며, active mode에서 400uA 미만, stanby mode에서 2uA미만의 전류를 소비하는 저소비전류 시스템을 구현할 수 있도록 해준다.
• 본 논문에서 구현한 Module은 우선 저전력 MCU인 MSP430을 사용하고 모듈의 크기가 작기 때문에 모듈 내부에 LCD화면이 장착된다면 휴대가 가능한 기기가 된다. 심혈관 질환을 앓고 있는 중환자의 경우에는 환자의 상태를 수시로 체크해야하기 때문에 휴대하여 환자의 상태를 측정하는데 유용하게 사용될 것이다.
• 본 논문에서 기존의 Cardiac Output 측정 모듈들의 오차를 줄이기 위해 선택한 것이 24bit ADC이다. 사용된 chip은 TI의 ADS1256이다. ADS1256은 4차 델타 시그마 변조기와 Programmable Digital Filter로 구성되어 있다.

이론/모형

• Cardiac Output에서 사용되는 열확산식 측정법에 대해 살펴보면 Stewart-Hamilton 식을 적용한다.

성능/효과

• 이는 16bit의 마이크로 컨트롤러이며, active mode에서 400uA 미만, stanby mode에서 2uA미만의 전류를 소비하는 저소비전류 시스템을 구현할 수 있도록 해준다. 본 논문에서 설계한 모듈은 단면 PCB로 제작하였지만, 크기를 줄이는 것이 충분히 가능하기 때문에 휴대용 모듈의 제작도 구현할 수 있다. 휴대용 모듈이 된다면 배터리의 수명이 가장 중요한 사항이 되기 때문에 저소비전류 MCU인 MSP430이 사용되기에 유리한 환경이 되는 셈이다.

후속연구

• 본 논문을 통해 보다 정확한 심박 출량 측정 플랫폼을 개발함으로서, 해당 플랫폼에 대한 고가의 외산 장비를 대처고 이를 통해 기술적 발전과 경제적 비용의 절감을 동반한 국산화에 크게 기여할 수 있다. 본 연구의 제품 국산화를 통해 향후 유사 과제에 적용함으로서 점차 많은 장비로의 국산화를 진행함에 수월함을 가질 수 있다.
• 본 논문을 통해 보다 정확한 심박 출량 측정 플랫폼을 개발함으로서, 해당 플랫폼에 대한 고가의 외산 장비를 대처고 이를 통해 기술적 발전과 경제적 비용의 절감을 동반한 국산화에 크게 기여할 수 있다. 본 연구의 제품 국산화를 통해 향후 유사 과제에 적용함으로서 점차 많은 장비로의 국산화를 진행함에 수월함을 가질 수 있다.

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