• 한국방사선학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.425-431
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• 2015

응급상황에서 중환자에게 시행되는 인공호흡 과정 중 호흡기류를 측정할 수 있도록 개발된 센서의 계측 정확도를 평가하였다. 호흡기류 센서의 압력-기류 특성식을 산출하였으며, 인공호흡시에 인가되는 호흡기류신호와 유사한 6가지 파형을 표준기류생성시스템으로 생성하여 호흡기류 센서에 가하면서 기류신호를 측정하였다. 이 기류신호로부터 일회호흡용적과 최대기류값을 산출하였으며, 이를 표준기류생성시스템에 부착되어 있고 물리적으로 오차가 없는 선형변위센서로부터 측정한 용적신호에서 산출한 표준값과 비교하였다. 일회호흡용적의 상대오차는 3% 이내이었으며, 최대기류값은 약 5% 정도로서 충분히 정확한 기류 계측이 가능함을 확인하였다. 따라서 실제 응급상황에서 호흡기류 센서로 적용하여 응급 중환자의 호흡신호와 호흡주기별 진단변수들을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템에 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권5호
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• pp.351-359
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• 2004

속도계측형 호흡기류센서는 베르누이 원리에 의해 기류속도를 동압력으로 변환하여 호흡기류를 측정하는 센서로써 다수의 샘플링 구멍을 기류통과면 상에 설치해야 한다. 본 연구에서는 속도 샘플 구명들을 비균등하게 배치시킴으로써 단순하게 균등 배치하는 것보다 훨씬 정확한 기류 계측이 가능함을 이론적으로 입증하였다 컴퓨터 시뮬레이션 결과 기류통과면을 다수의 등면적 링으로 분한하고 각각의 링의 면적을 다시 2등분하는 위치에서 속도를 샘플링함으로써 균등 배치할 경우에 비해 계측오차가 약 1/5로 감소하였다. 또한 충 샘플개수가 4개 이상이면 상대오차 1％ 이내의 매우 정확한 기류계측이 가능하였다. 기류 속도분포의 변화에 따른 영향을 비교한 결과 균등 샘플링에 비해 1/2 이하로 둔감하였다. 따라서 본 인구에서 제안하는 비균등 속도샘플링 기법은 속도 계측형 호흡기류센서의 설계시 매우 유용하게 적용될 것으로 판단된다.

• 센서학회지
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• 제11권3호
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• pp.125-131
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• 2002

호흡기류는 모든 호흡기능검사시 계측해야 하는 필수적인 생체신호이다. 기존에 사용되는 호흡기류 계측기들은 검사의 신뢰도와 위생상의 문제가 상존해 있는 바, 새로운 계측기술을 창안하였다 베르누이의 물리적 에너지 보존원리에 입각하여 양방향 호흡기류를 평균동압력으로 변환함으로써 호흡기류를 계측하는 기법을 도입하였다. 플라스틱 재질의 계측소자를 종이 재질의 호흡관에 체결한 기능성 일회용 호흡관을 설계 제작하였다. 미국 흉부학회의 표준 실험방법에 따라 계측의 정밀도를 평가한 결과 용적계측의 95% 신뢰구간이 약 ${\pm}1.5%$이었다. 미국 흉부학회의 오차기준이 ${\pm}3%$이고 상용센서들의 오차 측정치가 최대 ${\pm}8%$까지 도달함을 닥 때 월등히 정확한 계측이 가능하였다. 일회용으로 설계 제작한 결과 사공간과 위생상의 문제도 없으므로 기존의 호흡기류 계측기술들이 내포하는 문제점들을 모두 제거하였다. 따라서 본 연구의 기능성 일회용 호흡관은 폐활량계와 같은 임상검사를 위한 호흡기류 계측장치에 유용하게 적용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.1082-1090
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• 2009

노력성 폐활량(FVC) 검사시 호식기류의 최대값인 최고호기유량(PEF)은 호흡기능의 평가에 매우 중요하게 활용되는 진단 매개변수이다. PEF는 검사 초기에 매우 짧은 순간에 크게 증가하는 양상을 띠기 때문에 호흡기류센서의 동특성이 충분하지 않은 경우 측정오차가 발생한다. 본 연구에서는 노력성 호식기류 상의 초기 상승속도($S_r$)를 산출하고 $S_r$ 값에 기초하여 센서 출력값을 보정하는 새로운 기법을 제안하였다. 미국 흥부학회(ATS)에서 제공하는 표준 기류신호 파형 26개를 생성하여(F) 속도계측형 호흡기류센서로 통과시키며 센서 출력신호(N)를 축적하였다. F의 최대값인 PEF와 N의 최대값인 $N_{PEF}$, 간에는 당초 예상했던 대로 2차함수 관계가 성립하였으나(상관계수 0.9997), ATS파형 #2 및 26은 상당한 이탈을 보였다(상대오차>10%). $N_{PEF}$의 상대오차와 $S_r$간의 관계를 분석하여 상호 선형적인 관계를 얻었으므로, 이를 이용하여 보정한 결과 PEF 상대오차의 99% 신뢰구간이 약 2.5% 이었다. 이는 국제표준인 ATS의 오차한계인 10%의 1/4 이내로써 매우 정확한 보정이 이루어졌다. 따라서 본 연구에서 제안하는 보정기법은 호흡기류센서 교정시 매우 유용하리라 판단된다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.157-162
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• 2011

본 연구는 심폐소생술 (CPR) 중 인공호흡의 무선 전송 시스템 구현에 관한 것으로, 병원 전 단계에서의 CPR 성과를 높임으로써 응급환자의 생존율을 높이기 위한 환자-병원간 무선 통신 시스템이다. 기도삽관 기반 호흡기류센서를 적용하여 호흡량을 측정하였는데, 기도삽관을 통한 인공호흡은 기류량의 손실을 최소화하여 보다 정확한 흡기-호기량 계측이 가능하고, 기도-식도 구분을 통해 식도팽창을 방지하여 다른 인공호흡 방법에 비해 장점을 입증하였다. 또, 인공호흡 주요지표인 분당 평균호흡량 (V), 호기말 이산화탄소 농도 ($EtCO_2$), 기도압력 (Ptr)을 디지털화하여 정의하였으며 정의된 데이터를 무선 통신 시스템을 이용하여 전송망의 대역폭 및 지연시간을 확인하였다. 호흡신호를 전송하기 위해 필요한 최대대역폭 (815 Kbps) 에 비해 Wireless LAN의 대역폭 (54 Mbps) 이 충분하여 네트워크 부하는 1.5 % 미만이었으며, 전송지연시간은 0.3 초 이내로 측정되었다.

• 감성과학
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• 제22권1호
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• pp.89-100
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• 2019

본 연구에서는 수면무호흡증이 다양한 합병증을 유발하는 질병으로서, 이를 위한 표준화된 수면다원검사가 고가이며 측정이 불편함을 고려하여, 환자가 익숙한 환경에서 검사를 받을 수 있도록 스트레치 섬유센서를 이용한 무구속 상태의 웨어러블 모니터링 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 의복과 일체화된 디자인으로 제품화하여 그 유용성을 제안하고자 한다. 성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠 형태로 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여, 수면무호흡 진단 지표 중 섬유형 센서를 기반으로 측정하는 호흡수(breathing rate)측정용 섬유센서, 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)를 실시간 측정하였다. 최적의 조합비 샘플 4가지를 통한 gauge factor를 측정한 결과, gauge factor 20.3을 확인하였고, 3회 숨을 크게 내쉴 때 호흡유량이 최대 2048ml였다. 산소포화도 69.45%로 최소 측정 가능 산소포화도 70% 정도의 결과를 나타내었다. 세탁 후 인장에 따른 센서 성능 평가 결과는 전체적으로 gauge factor 18 수준의 값으로, 세탁에 대한 내구성이 입증되었다. 본 연구를 통하여 수면무호흡증 환자의 수면효율이 떨어지고 여러 합병증을 동반하는 문제에 대해, 가정에서 쉽게 사용할 수 있는 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여 호흡수, 호흡유량, 산소포화도의 3가지 지표를 측정 가능함을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제18권4호
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• pp.294-300
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• 2009

Cardiopulmonary resuscitation(CPR) is performed by artificial ventilation and thoracic compression for the patient under emergent situation to maintain at least the minimum level of respiration and blood circulation for life survival. Quality of the pre-hospital CPR not only significantly affects the patient's survival rate but also minimizes side effects caused by CPR. Good quality CPR requires monitoring respiration, however, traditional respiratory air flow transducers cannot be used because the transducer elements are located on the flow axis. The present study developed a new technique with no physical object on the flow stream but enabling the air flow measurement and easily incorporated with the CPR devices. A turbulence chamber was formed in the middle of the respiratory tube by locally enlarging the cross-sectional area where the flow related turbulence was generated inducing energy loss which was in turn converted into pressure difference. The turbulence chamber was simply an empty enlarged air space, thus no physical object was placed on the flow stream, but still the flow rate could be evaluated. Both inspiratory and expiratory flows were obtained with symmetric measurement characteristics. Quadratic curve fitting provided excellent calibration formula with a correlation coefficient>0.999 (P<0.0001) and the mean relative error<1 %. The present results can be usefully applied to accurately monitor the air flow rate during CPR.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제30권5호
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• pp.393-400
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• 2009

The present study developed a new technique with no physical object on the flow stream but enabling the air flow measurement and easily incorporated with the devices for cardiopulmonary resuscitation(CPR) procedure. A turbulence chamber was formed in the middle of the respiratory tube by locally enlarging the cross-sectional area where the flow related turbulence was generated inducing energy loss which was in turn converted into pressure difference. The turbulence chamber was simply an empty enlarged air space, thus no physical object existed on the flow stream, but still the flow rate could be evaluated. Computer simulation demonstrated stable turbulence formation big enough to measure. Experiment was followed on the proto-type transducer, the results of which were within ${\pm}5%$ error compared to the simulation data. Both inspiratory and expiratory flows were obtained with symmetric measurement characteristics. Quadratic curve fitting provided excellent calibration formula with a correlation coefficient>0.999(P<0.0001) and the mean relative error<1%. The present results can be usefully applied to accurately monitor the air flow rate during CPR.

• 전기학회논문지
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• 제58권4호
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• pp.867-872
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• 2009

Peak expiratory flow rate(PEF) is one of the most important diagnostic parameters in spirometry. PEF occurs in a very short duration during the forced expiratory maneuver, which could lead to measurement error due to non-ideal dynamic characteristic of the transducer. In such case the initial slope of the flow rate signal determines the accuracy of the measured PEF. The present study considered this initial slope as a parameter to compensate PEF. The 26 standard flow rate signals recommended by the American Thoracic Society(ATS) were flown through the air flow transducer followed by simultaneous measurements of PEF and maximum transducer output$(N_{PEF})$. $N_{PEF}$-PEF satisfied a quadratic equation in general, however, two signals (ATS #2 and #26) having large initial slopes deviated from the fitting equation to a significant degree. The relative error was found to be in a linear relationship with the initial slope, thus, $N_{PEF}$ was appropriately compensated to provide accurate PEF with mean relative error less than only 1%. The 99% confidence interval of the mean relative error was less than a half of the error limit of 5% recommended by ATS. Therefore, PEF can be very accurately determined by compensating the transducer output based on the initial slope, which should be a useful technique for air flow transducer calibration.

• 전기학회논문지
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• 제62권6호
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• pp.833-839
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• 2013

Cardiopulmonary resuscitation (CPR) is performed by thoracic compression and artificial ventilation for the patient under emergent situation to maintain at least the minimum level of respiration and blood circulation for life survival. Good quality CPR requires monitoring respiration, however, traditional respiratory air flow transducers cannot be used because the transducer elements are facing the whole area perpendicular to the flow axis. The present study developed a new air flow transducer conveniently applicable to CPR. Specially designed "sensing rod" samples the air velocity at 3 different locations of the flow cross-section, then transforms into average dynamic pressure by the Bernoulli's law. The symmetric structure of the sensing holes of the sensing rod enables bi-directional measurement simply by taking the difference in pressure by a commercial differential pressure transducer. Both inspiratory and expiratory flows were obtained with symmetric measurement characteristics. Quadratic curve fitting provided excellent calibration formula with a correlation coefficient>0.999 (P<0.0001) and the mean relative error<1%. The present results can be usefully applied to accurately monitor the air flow rate during CPR.