초록 ▼

핵심기술
EMFI센서(피에조센서)로부터 입력되는 심탄도 신호를 Charge amplifier와 디지털필터 기술을 응용하여 심박,호흡수를 측정

최종목표
(1) 심탄도를 이용한 심박,호흡,체중, 체온 측정 디바이스 개발
(2) 와이파이와 블루투스 무선 기술을 응용하여 서버로 측정된 데이터를 송수신 하는 무선 디바이스 개발
(3) 반려견 생체 정보 내역이 저장, 조회되는 관리 서버 개발
(4) 반려견 생체정보 추이 및 모니터링이 가능한 클라이언트 소프트웨어 개발

개발내용 및 결과

핵심기술
EMFI센서(피에조센서)로부터 입력되는 심탄도 신호를 Charge amplifier와 디지털필터 기술을 응용하여 심박,호흡수를 측정

최종목표
(1) 심탄도를 이용한 심박,호흡,체중, 체온 측정 디바이스 개발
(2) 와이파이와 블루투스 무선 기술을 응용하여 서버로 측정된 데이터를 송수신 하는 무선 디바이스 개발
(3) 반려견 생체 정보 내역이 저장, 조회되는 관리 서버 개발
(4) 반려견 생체정보 추이 및 모니터링이 가능한 클라이언트 소프트웨어 개발

개발내용 및 결과
(1) EFMI(피에조 센서) 시그널 컨디셔닝 기술 : 피에조 센서는 센서와 디바이스의 연결거리에 따른 신호 감쇄를 보상할 수 있는 시그널 획득이 아날로그 파트 기술의 핵심이다. 본 과제에서는 charge amplify기술을 개발하여 신호를 획득하였다.

(2) WheatStone Bridge 회로를 응용한 체중 측정 기술 : 4개의 Load센서를 압력(휨)에 따른 가변 저항으로 연결하여, 전압을 인가하여, 압력(휨)에 따라 저항 성분의 변경을 아날로그 value로 read하여 완성하였다.

(3) 16bit ADC를 이용한 심탄도 신호 측정 기술 : charge amplify기술로 획득한 심탄도 아날로그 신호를 미세한 전압 변화(2~5mV)에서도 CPU가 처리 가능한 신호로 변환하기 위해서, 4channel 16bit ADC 기술을 개발하였다.

(4) 심탄도 그래프 기반으로 호흡수와 심박수 측정 알고리즘 : 획득된 신호를 Value array와 time array base로 코딩하여, 실시간으로 심박수를 측정하는 알고리즘을 완성하였다.

기술개발 배경
(1) 노령동물의 생체신호 모니터링 : 심장/신장과 같은 신체 장기 기능이 저하될수록, 기온, 활동량, 음식섭취량 등과 같은 환경변화에 대한 신체반응이 늦어지게 되어, 평상시(휴지기) 심박, 체온의 변화 모니터링이 중요하게 된다. 생체신호의 유의한 변화는 강력한 질병 표지자가 된다.

(2) 치료과정에 있는 동물 회복관리를 위한 생체신호 모니터링 (예: 외상으로 인한 파행(절뚝거림) 환자) : 운동량 모니터링을 통해 치료 효과로 인해 동물이 치료이전보다 보행이 활발해졌는지, 보호자가 처방대로 동물에게 휴식 및 운동을 시행하고 있는지 파악하며, 심박과 운동량 분석을 통해서 통증관리 약물처방의 효과로 동물이 좋은 수면을 취하고 있는지도 파악이 가능하게 된다.

(3) 중증환자의 생체신호 모니터링 : 급격한 신체변화는 급격한 생체신호 변화를 수반하므로, 생체신호 모니터링을 통해 위급상황을 감지하고 신속한 대처가 가능해진다.

핵심개발 기술의 의의
(1) 본 개발의 결과물은 국내 최초로 개발된 피에조 센서를 이용하여 심탄도를 실시간으로 측정하는 디바이스이다. 심탄도는 심전도와는 달리 무구속 상태에서 심박과 호흡수 측정이 가능하다.

(2) 해외 제품과의 경쟁력 : 본 결과물로 실시간으로 심박과 호흡수를 디지타이즈된 숫자로 모니터링할 수 있게 되었다.

(3) 개발 난이도 : 피에조 센서를 이용한 심탄도 신호의 획득, 획득된 신호내에서 I,J wave를 획득하는 기술, R-spike와 I wave의 time, 디지털 필터를 이용한 2~15Hz의 Band Pass Filter기술등 요소 기술 전체가 개발 과정에서 허들이었다. 하지만, 개발팀 전체는 허들을 만날 때마다, 핵심 기술을 국산화, 자사화 한다는 자부심을 느낄 수 있었다.

(4) 국산화 및 해외 기술 도입 : 본 개발 결과물은 해외로부터 한 건의 기술 도입도 없이, 디바이스 개발, 펌웨어 개발 및 무선 전송기술등 요소기술 전체를 자체 개발로 완성하였다. 또한, 방법 및 장치에 관한 특허를 3건 출원함으로써, 자사 기술 확보의 기반을 구축할 수 있었다.

(5) 기술 수출 가능성 : 시그널 컨디셔닝 기술, Time array 및 value arrray에 기반한 실시간 심탄도 모니터링 기술등 핵심기술 결과물과 3건의 특허는 반려견 모니터링 시스템, 대동물 모니터링 시스템, 노약자 모니터링 시스템등의 개발에 요소 기술로서 수출이 가능하도록 하는 기반이 되었다.

적용 분야
(1) 반려견 ICU(Intensive Care Unit)
(2) 노령동물 생체신호 모니터링 시스템
(3) 치료과정에 있는 동물 회복관리를 위한 생체신호 모니터링
(3) 대동물 신진대사 이상 예측 시스템
(4) 노약자 및 중증환자 무구속 생체 신호 모니터링 시스템

(출처 : 최종보고서 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 8
• 목차 ... 11
• 제1장 서론 ... 12
• 제 1 절 과제의 개요 ... 12
• 제2장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 13
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 13
• 제2절 단계 목표 및 평가 방법 ... 15
• 제3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 15
• 제4절 수행결과의 보안등급 ... 23
• 제3장 결과 ... 24
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 24
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 24
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 25
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 26
• 4. 제품 기구설계 결과물 ... 31
• 5. 제품 회로도 ... 32
• 6. 제품 아트워크 결과물 ... 32
• 7. BOM(Bill of Material) ... 34
• 8. SMT Data ... 35
• 9. 디바이스 펌웨어 소스코드 ... 38
• 10. 서버 인터페이스 규격 ... 47
• 11. 에플리케이션 서버 구축 ... 55
• 12. 데이터베이스 ... 56
• 13. API ... 59
• 14. 주요화면 ... 62
• 15. 임상데이터 수집 ... 63
• 16. 건강상태 분석 알고리즘 개발 ... 64
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 66
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 67
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 67
• 제 4 장 사업화 계획 ... 68
• 제1절 시장 현황 및 전망 ... 68
• 제2절 사업화 계획 ... 71
• 1. 사업화 소요 기간 ... 72
• 2. 예상 매출 규모 및 시장 점유율 ... 72
• 3. 마케팅 계획 ... 73
• 제3절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 75
• 부 록 ... 76
• 끝페이지 ... 130