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Implementation of Implantable Bluetooth Bio-telemetry System for Transmitting Acoustic Signals in the Body with Wireless Recharging Function
Implementation of Implantable Bluetooth Bio-telemetry System for Transmitting Acoustic Signals in the Body with Wireless Recharging Function
Journal of Korea Multimedia Society. 2015. May, 18(5): 652-662
Copyright © 2015, Korea Multimedia Society
  • Received : March 30, 2015
  • Accepted : May 07, 2015
  • Published : May 31, 2015
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About the Authors
상준 이
Dept. of Medical & Biological Eng., Graduate School, Kyungpook National University
명남 김
Dept. of Biomedical Eng., School of Medicine, Kyungpook National University
정현 이
Dept. of Biomedical Eng., Kyungpook National University Hospital
형규 임
Graduate School of Electronics Eng., Kyungpook National University
진호 조
School of Electronics Eng., College of IT Eng., Kyungpook National University
jhcho@ee.knu.ac.kr

Abstract
It is necessary to develop small, implantable bio-telemetry systems which can measure and transmit patients’ bio-signals from internal body to external receiver. When measuring bio-signals, like electrical bio-signals, acoustic bio-signal measurement has also a big clinical usefulness. But, sound signal has larger frequency bandwidth than any other bio-signals. When considering these issues, a wireless telemetry system which has rapid data transmission rate proportional to wide frequency bandwidth is necessary to be developed. The bluetooth module is used to overcome the data rate limitation caused by the large frequency bandwidth. In this paper, a novel multimedia bluetooth biotelemetry system was developed which consists of transmitter module located in the body and receiver device located outside of the body. The transmitter consists of microphone, bluetooth, and wireless charging device. And the receiver consists of bluetooth and codec system. The sound inside the skin is captured by microphone and sent to receiver by bluetooth while charging. The wireless charging system constantly supplies the electric power to the system. To verify the performance of the developed system, an in vitro experiment has been performed. The results show that the proposed biotelemetry system has ability to acquire the sound signals under the skin.
Keywords
1. 서 론
의료 기술이 향상되고 경제 수준이 높아짐에 따라 건강에 대한 개인의 관심이 크게 늘어나고 있다. 효과적 의료진단을 위해서는 항상 좀 더 쉽고 편리하게 환자의 심전도, 심음, 호흡음, 뇌전도, 체온 등과 같은 생체 신호를 모니터링하고 기록하고 전송하는 역할을 하는 기기들을 필요로 한다 [1] . 병원 내의 정보망과 연계된 현대식 환자 감시 장치는 이미 이러한 기능을 실현 시킨 수준에 와 있으나 이는 주로 인체에 접촉하는 유선 센서 및 유선망에 의한 방식이다 [2] . 가까운 장래에는 진료에 더욱 직접적인 진단 정보를 활용할 수 있도록 소형화된 무선 센서 시스템으로 신체 내부의 진단 데이터를 검출하여 전송 및 디스플레이 할 수 있는 체내 이식형 바이오 텔레메트리 (implantable bio telemetry) 시스템 기술의 개발이 일반화 될 것으로 예견된다. [3]
무선바이오 텔레메트리 시스템은 신체 표면에서 측정된 신호를 전송하는 타입과, 피부 내부에 이식된 센서 시스템으로 신호를 검출하여 무선으로 전송하는 두 가지로 분류할 수 있다. 지금까지의 무선 바이오 텔레메트리 시스템은 주로 체외에서 측정한 ECG (electrocardiogram), EMG (electromyogram), EEG (electroencephalogram) 등의 생체전기 신호 및 호흡 및 체온 신호를 전송하는 것이며 [4 - 6] 체내에 설치하여 생체신호를 전송하는 시스템으로는 주로 동물 실험을 위해 ECG, EEG, EMG를 전송하는 목적으로 구현된 것들 [7 , 8] 이다. 이외에도 대뇌피질에 설치하여 뇌의 전기적 활동을 연구하기 위한 목적으로 외부에서 에너지를 전송하여 다채널 뇌전도 신호를 전송할 수 있는 바이오 텔레메트리 칩에 대한 연구도 이루어지고 있으나 [9] 아직 패키징이 완료되어 실제 사용할 수 있는 시스템은 없다.
생체 신호에는 전기적 신호 외에도 인체 내부의 심음, 호흡음, 혈관에서 방사되는 음, 소화기의 운동에 따른 소리 등의 다양한 생체 음향이 존재한다 [10] . 체내에서 검출되는 이들 음향 신호들을 효과적으로 체외부에서 측정할 수가 있다면 인체 질병의 진단을 위한 새로운 수단을 제공할 수 있기 때문에 큰 의의를 가진다. 이와 같이 측정되는 음향 신호는 고유한 특성을 갖기 때문에 이를 분석함으로써 질병의 진단이 가능하다. 이외에도, 완전 이식형 보청기용 이식형 마이크로폰의 객관적인 성능 평가에 이용할 목적으로, 체외부의 음향이 피부를 통해 체내에 도달한 후 검출되는 음향을 측정하여 체외에서 확인할 필요가 있다. 따라서 다양한 생체 내부에 측정된 음향을 외부로 전송함으로써 진단과 치료 및 연구 목적으로 사용하는데 활용할 수 있도록 체내 이식형 마이크로폰을 가진 텔레메트리 시스템을 구현할 필요가 있다.
일반적으로 전기적 생체신호의 대역폭(bandwidth)은 그다지 넓지 않다. 즉 심전도의 경우 모니터링용의 경우 125Hz 미만이고, 뇌전도의 경우 150Hz 미만이며. 진단용이 심전도 경우에도 250Hz 정도이고 근전도는 1kHz 정도이다. 그러나 3채널의 진단용 심전도 신호를 10비트의 디지털 신호로 심전도의 최대 주파수 보다 4배 정도 빠른 샘플링을 통해 동시에 전송하려 해도 최소한 30 kbps 의 속도가 요구된다. 생체신호보다 베이스밴드 신호의 대역폭이 40배나 넓은 음향신호의 전송을 위해서는 훨씬 더 높은 전송속도가 요구된다. 이와 같이 광대역의 신호를 전송하는 바이오 텔레메트리 시스템은 아직 구현된 바가 없다. 이에 적합한 무선통신방식에는 근거리 무선통신인 블루투스(bluetooth) [11] 와 지그비(zigbee) [12] , 와이파이(Wi-Fi) 등이 있다. 그러나 이를 이용한 이식형 텔레메트리 시스템을 찾기는 어렵다. 한편, 이식형 바이오 텔레메트리 시스템은 환자의 체내에 이식되기 때문에 시스템의 소형화와 저소비전력이 절대적으로 요구된다. 이러한 요구조건이 충족된다면 이식에 따른 주변조직의 제거 정도를 줄일 수 있으며, 이식된 텔레메트리 시스템의 동작시간을 연장할 수 있다. 따라서 음향을 체외로 전송할 수 있는 이식형 바이오 텔레메트리 시스템의 구현을 위해서는 소형화와 저전력화, 그리고 체외 충전 기술에 대한 연구가 매우 중요하다.
본 논문에서는 체외 충전이 가능한 체내 음향 전송 이식형 무선 텔레메트리 시스템을 구현하였다. 신호의 무선전송 방식은 지그비에 비해 전송속도가 1Mbps로 대체로 빠르고, 연속된 데이터를 보내는 음성전송과 같은 응용에 사용될 수 있으며 와이파이와 비교하였을 때 상대적으로 전력소모가 현저히 적은 블루투스 방식을 이용하였다. 개발한 소형 블루투스 모듈은 체내에서 음성신호를 수집하여 체외로 전송하는 역할을 하며 실험에 필요한 시간동안 이식형 시스템에 전력을 공급하기 위해 비접촉식 무선 충전장치를 또한 구현하였다. 생체음향신호 전송 바이오 텔레메트리 시스템을 구현한 후 이식형 보청기용 마이크로폰을 본 음향무선 텔레메트리 시스템에 연결하여 전체 송신기의 동작 상태를 검증하고 이식형 마이크로폰의 성능을 객관적으로 테스트할 수 있는 목적으로도 활용 할 수 있게 함으로써 그 성능을 검증하였다.
2. 시스템의 설계 및 제작
- 2.1 블루투스 프로토콜 스택과 프로파일
프로토콜(protocol)이란 디바이스 간에 데이터를 송수신하기 위한 약속을 말한다. 이 프로토콜은 하나의 통신 시스템의 성능을 결정할 때 매우 핵심적인 요소가 된다. 블루투스의 프로토콜 스택(protocol stack) 이란 하위 계층부터 상위 계층까지 쌓아올린 프로토콜들의 집합을 말하며 서로 다른 하드웨어나 소프트웨어로 구성된 블루투스 기기 간의 무선 연결을 가능하게 한다 [14] .
블루투스의 프로파일(profile)이란 블루투스 어플리케이션을 구현할 때 특정 어플리케이션마다 사용해야 할 프로토콜의 종류와 그 구조 및 사용 방법을 규정해놓은 것이다 [15] . 결국 프로파일은 특정 블루투스 어플리케이션을 제작할 때 일종의 개발 레퍼런스 역할을 하게 되는 것이며, 어떤 블루투스 어플리케이션이 프로파일에 따라 제작이 되었다면 이 어플리케이션은 제작한 하드웨어나 소프트웨어에 상관없이 어떠한 블루투스 장치와도 호환되어 원활한 무선 통신을 할 수 있게 된다 [16] . Fig. 1 은 본 논문에서 사용한 블루투스의 프로토콜 스택의 구성을 나타낸 것이다.
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Bluetooth protocol stack [13].
본 논문에서는 오디오 신호 전송이 가능한 프로파일인 A2DP (advanced audio distribution profile) 프로파일을 사용하는 프로그램을 코딩하기 위하여 상위 계층과 하위 계층을 연결하는 프로토콜 스택인 L2CAP (logical link controller and adaptation protocol)에서 두 블루투스 기기 간의 페어링(pairing) 하도록 하였고, 오디오 프로파일을 코덱과 연결하여 받아들인 오디오 신호를 정해진 표본화율, 이득 값으로 블루투스를 통해 전송할 수 있도록 하였다. 특히, Fig. 2 와 같이 충전 코일에서 들어오는 start_coil이라는 트리거 신호를 받으면 SPP(serial port profile)을 통하여 시스템이 동작하자마자 요청 과정을 거치지 않더라도 자동으로 페어링 되어 연결 될 수 있도록 코딩하였고, A2DP에서도 별도의 설정을 하지 않아도 정해진 표본화율, 이득 값으로 동작하도록 하였으며 이를 통해 별도의 조작이나 장치가 없이도 시스템 전원이 켜지면 일정한 실험환경이 갖추어지도록 하였다.
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Flowchart of automatical bluetooth connection triggered by coil signal.
- 2.2 블루투스 칩
본 논문에 사용된 CSR 사의 BlueCore 3-Multimedia 칩은 1 Mbyte의 비휘발성 기억장치 (internal flash memory)가 내장되어 있으므로 상위 프로토콜 스택을 펌웨어 형태로 저장해 둔다면 전원의 공급 여부와 상관없이 데이터가 지워지지 않는다는 장점을 가진다. 또한 DSP (digital signal processor)와 스테레오 코덱이 내장되어 오디오 관련 응용에 적합하다. 따라서 이 칩을 사용한 블루투스 모듈은 별도의 제어부가 필요 없으므로 작은 사이즈로 제작이 가능하다.
Fig. 3 은 BlueCore 3-Multimedia (BC358239A) 칩의 내부 구성을 나타낸 것이다. BlueCore 3-Multimedia 칩에는 Fig. 3 과 같이 무선 통신을 위한 RF (radio frequency)와 외부 장치와의 연결을 위한 SPI (serial to peripheral interface), UART (universal asynchronous receiver/ transmitter) 모듈이 포함되어 있다.
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BlueCore 3-Multimedia (BC358239A) chip diagram.
- 2.3 이식형 무선 바이오 텔레메트리 설계
이식형 텔레메트리 시스템은 환자의 몸 내부에 삽입되어 특정 생체 신호를 계측하고 전송하기 위한 센서부와 송신부, 데이터 전송을 위한 무선 안테나, 체외부의 수신부, 디스플레이 장치로 구성하였다. 본 바이오 텔레메트리 시스템은 피부를 통해 체외에서 체내로 들어오는 음향 신호를 포집하고 전송할 수 있도록 하기 위하여 ECM 마이크를 사용하였다. 또한 음향 신호를 처리하고 전송하기 위하여 오디오 신호 전송이 가능한 블루투스 칩인 BlueCore3 Multimedia (BC358239A) 칩을 사용하여 블루투스 모듈을 제작하였다. 이 블루투스 칩의 장점은 프로토콜 스택을 내부 플래시 메모리에 펌웨어 형태로 내장하고 있기에 오디오 신호 전송이 가능한 프로파일인 A2DP 프로파일을 사용가능하면서도 소형의 모듈이 제작 가능하다는 점이다.
Fig. 4 는 제작한 바이오 텔레메트리 시스템의 개념도이며 체내기와 체외기를 나누어서 제작하였다. 체내기는 송신모듈로서 마이크로폰, 블루투스 칩, 크리스탈 오실레이터, 안테나, 내부 충전 회로로 구성되어있다. 스테레오 오디오 입력을 위한 ECM 마이크와 마이크 동작을 위한 바이어스 회로가 들어가 있으며 블루투스 칩은 내부에서 EMC 마이크를 통해 입력되는 아날로그 음향 신호를 받아들인 후 코덱, 디지털 신호 처리부를 통해 신호 처리하여 디지털 형태로 외부의 블루투스 모듈로 전송하는 역할을 한다. 외부의 음향신호는 블루투스 칩 내부의 코덱을 통하여 16 bit의 해상도, 16kHz의 표본화율로 받아들여지도록 설정하였다. 즉, 설계된 시스템은 256kbps의 bit rate를 가지며 이는 위의 블루투스 칩으로 충분히 전송 할 수 있는 범위 안에 있도록 하기 위함이다. 크리스탈 오실레이터는 블루투스 칩 내부의 디지털 신호 처리부와 마이크로컨트롤러에 사용되며 안테나는 블루투스 통신에 사용된다. 체외의 블루투스 모듈은 체내의 블루투스 모듈로부터 전송되는 디지털 음향신호를 받아서 다시 아날로그 음향 신호로 변환하여 출력하는 역할을 하며 스테레오 오디오 출력을 위한 아날로그 포트를 내장하였다.
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Bluetooth biotelemetry system diagram.
이 시스템의 송신부는 체내에 존재하기 때문에 전원을 켜고 끄는 것이 자유롭지 못하다. 이 점을 해결하기 위하여 체외에서 무선 충전 코일을 통해 무선 충전이 되면 시스템이 켜지도록 하는 명령을 주도록 시스템을 설계하였으며, 시스템의 동작 명령을 주면 체내 모듈의 전원이 켜지고 음향신호에 따른 디지털 블루투스 신호가 체외부로 전송되는 구조로 되어있다. 외부에서 주는 시스템의 동작명령은 전력을 공급하기 위한 충전용 코일을 체내코일과 평행하게 위치시켜 전력을 공급함으로써 이루어진다.
- 2.4 무선 충전 회로 설계
이식형 텔레메트리 시스템은 인체에 완전히 이식되어 시스템이 피부의 영향으로 외부와 완전히 단절된다. 따라서 실험에 필요한 시간동안 시스템에 충분히 전력을 공급하기 위한 전지가 필요하며 전지의 전력이 소모된 후 재충전을 목적으로 하는 충전장치가 필요하다. 이식된 전지의 충전 방식으로는 접촉식 충전방식과 비접촉식 충전방식이 있는데, 접촉식 충전방식의 경우는 피부를 관통하는 도선을 외부로 노출시킬 필요가 있기 때문에 감염의 위험이 크다는 단점을 가진다 [17] . 따라서 제안한 이식형 텔레메트리 시스템에는 비접촉식 충전방식을 이용하였다. 전력 전달의 기본적인 원리는 마주하고 있는 코일 간의 전자기 결합 (electromagnetic coupling)을 이용하였다. 수식으로 얻어진 권선이 감긴 두 코일 중 1차 코일에 전류가 흐르면 자속 (electromagnetic flux)이 발생하고, 이 자속이 2차 코일에 유도기전력 (induced electromotive force)에 의한 전류를 생성한다.
LC 직렬 공진을 이용하면 아래와 같은 식 (1), (2)에 의해 공진 주파수를 구할 수 있으며 특정 주파수에서 공진하는 코일형 무선 충전 장치를 구현할 수 있다 [18] .
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위 식들에 의해 440 μH를 가지는 코일, 3.3 nF의 커패시터를 직렬 LC공진시키면 공진 주파수가 132 kHz가 계산되어 나오며 실제로 사용한 공진 주파수는 134.2 kHz였다. Fig. 5 는 비접촉식 충전방식을 이용한 이식형 텔레메트리 시스템 모듈의 충전부 블록도이다.
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Block diagram of wireless charging module.
무선 전력 전송에서의 전송 효율을 나타내는 중요한 요소는 Q-factor이다. Q-factor는 시스템에서 사용되는 주파수의 선택적인 특성을 나타내는 값으로 그 값이 클수록 사용되는 주파수에서의 공진 특성이 좋다고 할 수 있다. 또한 공진형 무선 전력 전송에서는 송·수신 공진코일의 거리가 멀어지더라도 Q-factor를 증가시킴으로써 전송거리가 확보되기 때문에 높은 Q-factor를 가지는 회로를 설계할 필요가 있다. Fig. 5 와 같은 직렬 공진회로에서의 Q-factor는 다음과 같은 식 (3)와 같이 나타난다.
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본 충전 시스템에서 사용한 코일은 지름 40mm에서 440 μH의 인덕턴스를 가지며 1.5 Ω의 저항을 가지므로 선택된 Q 값은 39였다. 위와 같은 코일 및 커패시터를 사용하여 10 cm 이내에서 63 %의 효율을 가지는 무선 전력 전송 시스템을 구현할 수 있었으며 수신코일로부터 흘러들어오는 전류는 정류회로에 의해 정류되어 충전에 이용되도록 하였다.
- 2.5 전체 시스템 구성 및 제작
Fig. 6 은 제작한 블루투스 모듈의 앞면과 뒷면이며, 가로 및 세로의 크기가 11mm × 11mm가 되도록 소형으로 구현하였다.
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Developed bluetooth module.
전체 시스템은 크게 음향 신호 입력을 위한 ECM 마이크로폰, 재충전을 위한 충전 회로, 무선 전송을 위한 블루투스 모듈로 구성된다. 구성된 충전 회로와 블루투스 모듈의 크기는 13 mm × 22 mm 이며 이식 실험에 사용하기 위하여 Fig. 7 과 같이 하우징 과정을 거쳤다. 케이스는 내식성, 내구성이 뛰어난 티타늄 케이스를 사용하였다.
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Total system diagram; (a) block diagram of total system, (b) inner system, (c) cased system, and (d) enveloped case.
3. 실험 및 결과
- 3.1 제작한 블루투스 모듈 검증 실험
송신 블루투스의 오디오 출력 라인과 수신 블루투스의 오디오 출력 라인을 오실로스코프 두 개 채널에 입력한 후 스트리밍 음원을 재생하여 실시간 무선 통신의 동작을 검증하였다. 재생한 음원은 사인 파형을 가지는 순음이었고, 실험은 256kbps의 bit rate로 이루어졌다.
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Diagram of verifying wireless communication operation by playing music streaming.
Fig. 9 와 같이 채널 1번에 입력된 오디오 신호와 채널 2번에 입력된 오디오 신호의 파형이 실시간으로 동일한 파형으로 출력됨을 확인함으로써 제작한 블루투스 모듈은 정상적인 무선통신을 하며 오디오 신호 송수신이 가능함을 검증하였다.
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Result waveform of the wireless communication operation.
- 3.2 생체 내부 음향 임피던스에 따른 시스템 동작 실험
공기 내에서 뿐만 아니라 생체 내부에서의 시스템의 특성 또한 검증해보기 위하여 생체 내부의 음향 임피던스에 따른 측정 음압 감쇠 실험을 수행하였다. 전체 시스템을 삽입한 후 주파수에 따른 음압을 실험하는 것을 실험군으로 설정하였고 ECM 마이크를 단일 삽입 후 주파수에 따른 음압 실험을 하는 것을 대조군으로 설정하였다.
제작된 시스템을 젤라틴으로 만든 인조 피부 내에 삽입하였을 때의 생체 내부의 음향 신호 수집 시 감쇠되는 정도를 측정하기 위한 실험 구도를 Fig. 10 에서 보였다. Fig. 10 (a)에서는 제작된 이식형 마이크로폰만 인공피부로 모사되는 젤라틴 내부에 두었으며, 외부 음향이 인공피부를 통과하면서 감쇠된 음향신호가 이 마이크로폰에 입력되고, 인공피부 외부의 기준 마이크로폰 (reference microphone)을 두어 인공피부 표면에서의 음향신호를 측정한다. Fig. 10 (b)는 이식형 마이크로폰뿐만 아니라 블루투스 모듈이 포함하여 제작된 전체 이식형 시스템을 인공피부로 모사되는 젤라틴 내부에 두었다. 이는 블루투스 전송에 따른 피부에 의한 감쇠를 Fig. 10 (a)와 비교하여 측정하기 위함이다.
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Diagram of sound level diminishing experiment depending on inner body sound impedance; (a) single microphone experiment, and (b) total system experiment.
보다 구체적으로 말하자면, 실제 실험에서 젤라틴으로 만든 인조 피부 내에 삽입되었을 때의 모습을 Fig. 11 에서 보였다. 젤라틴을 증류수, 글리세린과 적정 비율로 섞었을 때 피부와 유사한 음향 임피던스를 가지는 환경을 조직을 만들 수 있다 [19] . 이 인조 피부는 사람의 피부에 상응하는 두께인 1 cm 높이로 제작되었다. 또한, 함수발생기를 이용하여 발생시킨 다양한 주파수대역의 사인파를 스피커에 입력하여 음향을 출력하였다. 이때 스피커에 의한 음압이 젤라틴 외부면에서 일정한 값을 가지도록 하기위하여 기준 마이크로폰을 사용하였고, 이 기준 마이크로폰에서 94 dB SPL의 음압이 유지되도록 함수발생기를 조절하였다.
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Bio sound characteristic experiment using gelatin membrane; (a) single microphone experiment, and (b) total system experiment.
Fig. 12 의 결과는 Fig. 10 의 각 실험구도에서 주파수별로 출력되는 신호의 음압 레벨 값을 측정한 것이며, Fig. 13 Fig. 12 의 결과로부터 피부내부에서 외부로 블루투스 통신에 의한 전송시 발생하는 주파수별 음압 감쇠 크기를 계산한 것이다. 그 결과, 블루투스를 이용하여 체외로 데이터를 전송할 때 인조피부에 의해 감쇠되는 신호의 크기는 5~23 dB 이었다. 이 결과를 이용하면 식 (4)에서와 같이 블루투스 통신에 의해 감쇠된 값을 보상하여, 원래 측정하고자 했던 피하 이식 마이크로폰에서 측정된 음압크기를 역추적 할 수 있다. 그리고 인조피부가 아닌 실제 조직에 이식되었을 경우에는, Fig. 10 과 같은 방법으로 식 (4)의 SPL a 를 측정하여 피하에 이식된 마이크로폰의 음압을 계산할 수 있을 것이다.
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Result graph of sound level diminishing experiment depending on inner body sound impedance.
식 (4)에서 SPL d Fig. 10 (a)와 같은 체내에 이식형 마이크로폰의 음압 크기이며 SPL m Fig. 10 (b)에서 외부 블루투스 모듈에서 수신한 음압 크기이고 SPL a 은 블루투스 모듈에 의해 감쇠된 음압 크기로서 Fig. 13 의 값이다. 따라서, 체내에 이식된 전체 시스템에서 측정되어 피부 외부로 전송된 신호는 SPL a 만큼 감쇠되기 때문에 이를 추가로 보상하여 줌으로써 블루투스 모듈과 전송에 의한 감쇠를 보상할 수 있다.
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Result graph of sound level attenuation caused by bluetooth wireless communication under body sound impedance.
4. 결 론
본 논문에서는 체내에 진동되어 들어오는 음향 신호를 체외로 전송할 수 있는 블루투스 모듈을 제작하였다. 이를 위해 무선 충전이 가능하며, 오디오 신호 전송과 소형화에 이점을 가지는 블루투스 칩을 선정하여 소형 모듈을 설계하고 제작하였다. 또한, 오디오 음원 동시 스트리밍 실험과 인조 피부에서의 이식 실험을 통해 제작한 블루투스 모듈의 동작을 검증하였다. 이를 위해 CSR 사의 BlueCore 3-Multimedia (BC358239A) 칩을 사용하여 11 × 11 mm 크기의 소형 블루투스 모듈을 제작하였고, A2DP와 SPP 프로파일을 사용함으로써 오디오 신호와 데이터 신호를 송수신 할 수 있도록 하였다. 개발된 블루투스 모듈은 시스템 온 칩의 형태로 다른 외부의 제어장치 없이 전력만 공급된다면 동작되도록 하였다. 또한 한 쌍의 체 내외 코일을 사용하여 전자기 유도에 의한 전류를 발생시키는 비접촉식 충전 회로를 제작함으로써 실험을 진행하는 동안 시스템에 지속적으로 전력을 공급할 수 있도록 하였다.
개발한 블루투스 시스템은 기존의 무선 텔레메트리 시스템보다 더 넓은 대역의 생체 신호를 전송할 수 있으며 무선 텔레메트리 시스템에서 연구가 거의 없었던 생체 내부로 들어오는 음향 신호를 측정하고 전송하였다. 높은 신뢰도, 정확성, 고속 동작을 하는 블루투스의 특징을 바탕으로 비교적 높은 주파수를 가지는 오디오 신호를 실시간으로 획득하는 시스템을 제작하였으며, 이 방법을 이용하면 이식형 보청기를 사용한 임상실험의 객관적 타당성 또한 검증할 수 있을 것이다.
BIO
이 상 준
2013년 2월 경북대학교 전자공학과 졸업(공학사)
2015년 2월 경북대학교 대학원 의용생체공학과 졸업(석사)
관심분야: 생체신호처리시스템, 무선시스템, 바이오텔레메트리 시스템
김 명 남
1988년 2월 경북대학교 전자공학과 졸업(공학사)
1990년 2월 경북대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학석사)
1995년 2월 경북대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학박사)
1996년~현재 경북대학교 의학전문대학원 의공학교실 주임교수
관심분야: 생체신호처리시스템, 의학영상처리
이 정 현
2002년 2월 경북대학교 전자전기공학부 졸업(공학사)
2004년 2월 경북대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학석사)
2008년 2월 경북대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학박사)
2010년~현재 칠곡경북대학교병원 의공학센터 임상조교수
관심분야: 바이오텔레메트리 시스템
임 형 규
2002년 2월 경북대학교 전자전기공학부 졸업(공학사)
2004년 2월 경북대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학석사)
2011년 2월 경북대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학박사)
2011년 3월~현재 경북대학교 대학원 전자공학부(Post-doc.)
관심분야: 무선전력전달시스템, 이식형 보청기
조 진 호
1977년 2월 경북대학교 공업교육학과 졸업(공학사)
1979년 2월 경북대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학석사)
1988년 2월 경북대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학박사)
1984년~현재 경북대학교 IT대학 전자공학부 교수
관심분야: 의용전자, 생체신호처리, 이식형 보청기
References
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