PACEMAKER 전자공학과 60031775 최 봉석 전자공학과 60031736 이 대섭 전자공학과 60051875 이 상비 지도교수 : 소 대화 교수님

Index 1. 변경사항 2. Block Diagram 3. R-wave 4. 증폭부 5. Filter 5-1 Band Pass Filter 5-2 Notch Filter 6. Next to

1. 변경사항 변경사항 1. Implant -> External Pacemaker 2. Unipolar electrode -> Bipolar Electrode 3. 기존의 Pacing Method -> 심실세동기의 Pacing Method를 따름 현실적인 문제와 교수님의 의견을 적극 수렴하여 조원들끼리 의논한 결과 다음과 같이 변경을 하였습니다. 이식형 페이스메이커를 구상 하였으나 몇 가지 문제점들로 인해 외장형 페이스 메이커를 만들기로 결정하였습니다. 또한 기존의 단극형 전극에서 쌍극형 전극으로 교체 하였습니다. 전기 충격 방식에서도 외장형으로 변경하였기 때문에 기존의 페이싱 방법은 사용이 불가능 합니다. 따라서 심실세동기 충격 방법으로 변경하였습니다.

2. Block Diagram MCU Sensor Filter ADC AMP Pulse No R-wave detection 다음은 전체적인 블록 다이어 그램입니다. Sensing ECG Amplifier : Gain 500 using OP-AMP (the best CMRR) Filter : Detect ECG from Band pass filter and Notch filter MCU : Controlling Pulse : put in 5 voltage for pacing Apply voltage to Av node

2. Block Diagram MCU Sensor Filter ADC AMP Pulse 설계 내용 No R-wave detection 이번에 저희가 설계한 내용은 전체부분중 엠프와 필터부분입니다. 이 두 파트는 저희가 설계하는 페이스페이커의 핵심입니다. Sensing ECG Amplifier : Gain 500 using OP-AMP (the best CMRR) Filter : Detect ECG from Band pass filter and Notch filter MCU : Controlling Pulse : put in 5 voltage for pacing Apply voltage to Av node

3. R-Wave Character of R-wave intracardiac - Amplitude : 2-10 mV - Frequency : 25-45 Hz 설계한 내용을 보여드리기 앞서 저희가 검출 할 알 웨이브의 특성은 다음과 같습니다.

4. 증폭부 Schemetic 이 회로도는 저희가 설계한 증폭부 설계도 입니다.

4. 증폭부 A. 증폭 시스템 계측 증폭기(Instrumentation amplifier) - Sensor에서 측정되는 미세한 신호 측정에 유리 - 동상제거비 CMRR (=입력신호 / 출력신호)이 높음 저희가 여기서 계측 정폭기를 설계한 이유는 미세한 신호측정에 유리하고 동상제거비가 높기 때문입니다. ----참고----- 동상제거비란 증폭기의 입력단에 원하지 않는 신호가 유기될 때 이를 증폭기 내부에서 제거하는 비율(동상신호는 입력신호에 유기되는 각종 잡음들)

4. 증폭부 Av = (1 + 2*R2/R1)*(R5/R4) = (1 + 2*100/1M)*(500K/1K) = 약 500 알 웨이브의 특성 슬라이드에 봤듯이 알 웨이브의 크기가 2~10mV 이기 때문에 , 이 신호를 사용하기 위해서 500배로 증폭하기 위해 다음과 같이 설계 하였습니다.

4. 증폭부 증폭결과 위와 같은 신호를 모두 합친 신호를 가질 거라고 예상 합니다.

Filter 증폭부에 이어 다음은 필터 부분을 설명하겠습니다.

Character of R-wave intracardiac - Amplitude : 2-10 mV - Frequency : 25-45 Hz 앞선 증폭부에 나왔던 알 웨이브의 특성에서 주파수에 따른 필터 설계하였습니다. 알 웨이브의 주파수는 25~45Hz 주파수 특성을 같습니다. 따라서 알 웨이브 주파수 특성에 맞춰서 필요한 주파수 대역만 사용하기 위해 밴드 패스 필터를 설계했습니다.

5. Filter 저역 통과 필터 적용 후 고역 통과 필터 적용 후 대역 통과 필터 적용 대역 정지 필터 적용 다음은 여러가지 필터들 입니다.

5. Filter 저역 통과 필터 적용 후 고역 통과 필터 적용 후 대역 통과 필터 적용 대역 정지 필터 적용 위와 같은 4가지 필터 중 필요한 대역만을 사용하기 위해서 밴드패스 필터를 사용하였습니다.

5-1. Band Pass Filter Band Pass Filter 다음은 밴드 패스 필터의 설계도 입니다. 원래 간단하게 RLC를 사용하여 필터를 설계 하였으나 여러가지 문제점을 고려하여 엑티브 필터를 설계하였습니다. 크게 두단으로 나눌 수 있는데 좌측은 앞서 증폭되어온 신호에서 10Hz이상을 통과시기키 위해 설계 한것이고, 우측은 50 Hz 차단주파수를 갖는 로우 패스 필터 입니다.

5-1. Band Pass Filter 능동필터 (Active Filter) 설계 원인 - 일정 주파수 이상으로 입력주파수가 증가함에 따라 선형적 비율 (Roll-off rates)로 이득이 감소. - 버터워스필터의 주파수응답 증폭이 가능해 신호 감쇄 문제가 없어짐 인덕터 없이 필터를 구현하여 소형화 유리 - 입출력 임피던스 조절이 용이 => 구동시 과부하 문제해결 위에 읽고 나서.

5-1. Band Pass Filter 버터워스 필터의 주파수응답 곡선 위의 그림에서 볼 수 있듯이 버터워스 필터가 다른 것에 비해 평탄함을 유지 하는 것을 볼 수 있습니다.

5-1. Band Pass Filter 버터워스필터(Butterworth Filter) 응답 곡선이 가능한 평탄한 크기를 가짐 통과대역 내 Ripple 제거 대역 밖 주파수 감쇠 평탄하기 때문에 리플(미세한 노이즈)가 되거 되고 따라서 대역 밖 주파수가 감쇠되어 필요한 주파수만 얻을 수 있습니다.

5-2. Notch Filter Notch Filter – Remove 60 Hz 다음은 노치 필터 입니다. 이식형으로 설계를 시작하면서 ADS라는 프로그램을 이용하여 설계한 노치필터가 있었지만, 외장형으로 바꾸면서 앰프를 이용한 필터로 설계하였습니다. 질문시 : 이 것이 상용화 되고 있는 기본적인 노치 필터 이래요 … ㅋ.ㅋ

6. Next to 회로구현 마이크로프로세서 전원 설계 Op-Amp 전원 설계

감사합니다.