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표제지

목차

I. 서론 9

II. 배경 이론 13

2.1. 이론적 배경 13

2.1.1. 전기 임피던스 13

2.1.2. 전류와 생체조직 15

2.1.3. 인체 임피던스 등가회로 16

2.1.4. 인체 임피던스 측정법 20

2.1.5. 주파수와 에너지의 관계(J, eV) 21

2.2. 2 전극법과 4 전극법 22

2.2.1. 2 전극법 22

2.2.2. 4 전극법 23

2.3. 임피던스 측정 방법 25

III. 인체 임피던스 측정기 구현 26

3.1. 임피던스 측정 시스템의 개요 26

3.2. 마이크로제어부(microcontorl unit) 28

3.3. 정전류원 발생부 30

3.4. 다중 주파수 발생부 31

3.5. 자동 이득 조정부 34

3.6. PC 프로그램 개발 36

3.7. 인체 임피던스 측정 시스템 제작 37

IV. 실험결과 39

4.1. 실험대상 39

4.2. 실험방법 및 결과 39

4.2.1. RC 등가회로를 이용한 임피던스 측정 결과 39

4.2.2. 좌측 및 우측 전완부와 슬와부의 임피던스 측정 결과 50

4.2.3. 전극간의 거리에 따른 임피던스 측정 결과 60

4.2.4. 전극간의 거리가 3, 5, 7 ㎝인 경우 ECF 측정 및 ICF 추정 결과 64

V. 결론 67

참고문헌 70

Abstract 75

표목차

표 1. 전극법 비교 24

표 2. 일반적인 임피던스 측정법 25

표 3. XR-2206 칩의 Pin의 간략한 설명 33

표 4. 다중 주파수를 인가한 경우 AGC 회로의 입력 전압 및 출력전압 35

표 5. 개발된 인체 임피던스 측정기를 이용한 저항 직렬 측정 결과 46

표 6. 상용 임피던스 분석기를 이용한 저항 직렬 측정 결과 46

표 7. 개발된 인체 임피던스 측정기를 이용한 저항, 커패시터 병렬 측정 결과 47

표 8. 상용 임피던스 분석기를 이용한 저항, 커패시터 병렬 측정 결과 47

표 9. 개발된 인체 임피던스 측정기를 이용한 직렬 저항과 저항, 커패시터 병렬 측정 결과 48

표 10. 상용 임피던스 분석기를 이용한 병렬 저항, 커패시터 측정 결과 48

표 11. 개발된 인체 임피던스 측정기를 이용한 저항, 커패시터 직렬, 저항 병렬 측정 결과 49

표 12. 상용 임피던스 분석기를 이용한 저항, 커패시터 직렬, 저항 병렬 측정 결과 49

표 13. 개발된 인체 임피던스 측정기를 이용한 좌측 전완부 측정 결과 56

표 14. 상용 임피던스 분석기를 이용한 좌측 전완부 측정 결과 56

표 15. 인체 임피던스 측정기를 이용한 우측 전완부 측정 결과 57

표 16. 상용 임피던스 분석기를 이용한 좌측 전완부 측정 결과 57

표 17. 개발된 인체 임피던스 측정기를 이용한 좌측 슬와부 측정 결과 58

표 18. 상용 임피던스 분석기를 이용한 좌측 슬와부 측정 결과 58

표 19. 개발된 인체 임피던스 측정기를 이용한 우측 슬와부 측정 결과 59

표 20. 상용 임피던스 분석기를 이용한 우측 슬와부 측정 결과 59

표 21. 우측 전완부에 부착한 두 개의 전극 사이의 거리에 따른 측정된 ECF와 추정된 ICF 63

그림목차

그림 1. 임피던스 실수부, 허수부 14

그림 2. 세포에서의 저주파수와 고주파수의 전류 특성 16

그림 3. 인체 임피던스 측정하기 위해 제시된 전극과 피부의 등가회로 17

그림 4. 전기 세포 모델과 Fricke 셀 모델의 근사치 18

그림 5. Tregear의 모델 18

그림 6. Neuman의 모델 19

그림 7. 인체 임피던스 측정 원리 20

그림 8. 2 전극법을 이용한 인체 임피던스 측정 22

그림 9. 4 전극법을 이용한 인체 임피던스 측정 23

그림 10. 인체 임피던스 측정 시스템의 구성도 27

그림 11. 인체 분절 임피던스를 측정하기 위해 설계된 회로 27

그림 12. ATmegal28 MCU의 회로개요도 28

그림 13. 설계된 DAC 회로 29

그림 14. 설계된 정전류원 회로 30

그림 15. 설계된 다중 주파수 회로[원문불량;p.24] 32

그림 16. XR-2206의 블록 다이어그램 32

그림 17. 설계된 자동 이득 조정 회로 34

그림 18. 임피던스 측정을 위해 구현된 PC program과 모니터링 화면 : (a) LabVIEW2010를 이용한 PC 프로그램, (b) 모니터링 화면 36

그림 19. 인체 분절 임피던스를 측정하기 위해 구성된 블록다이어그램 37

그림 20. 인체 분절 임피던스를 측정하기 위해 제작된 PCB 38

그림 21. 임피던스 측정을 위해 제시한 RC 회로: (a) 저항 R, (6) R과 C가 병렬로 연결, (c)R과 C가 병렬로 연결된 후 R과 직렬로 연결, (d)... 41

그림 22. 구현된 임피던스 측정기와 상용 임피던스 분석기를 사용하여 4가지 RC 회로의 임피던스 측정치의 비교 44

그림 23. 구현된 임피던스 측정기와 상용 임피던스 분석기를 사용하여 4가지 RC 회로의 임피던스 측정치의 비교: 로그 그래프를 이용한... 45

그림 24. 구현된 임피던스 측정기와 상용 임피던스 분석기를 사용하여 주파수별 인체 임피던스 측정: (a) 인체 좌측 및 우측 전완부에서 측정한... 53

그림 25. 구현된 임피던스 측정기와 상용 임피던스 분석기를 사용하여 주파수별 인체 임피던스 측정: (a) 인체 좌측 및 우측 전완부에서 측정한... 55

그림 26. 우측 전완부의 두 전극 사이의 거리에 대한 임피던스 측정: (a) 개발된 인체 임피던스 측정 시스템에 의해 측정된 인체 임피던스, (b)... 62

그림 27. 전극과 전극 사이의 인체 임피던스 측정 결과치에서 ECF 및 계산된 ICF: (a) ECF 및 ICF vs. 주파수의 인체 임피던스, (b) 로그... 66

초록보기

 In order to measure the segmental impedance of the body, a bioelectrical impedance measurement system (BIMS) using multi-frequency applying method and two-electrode method was implemented in this study. The BIMS was composed of constant current source, automatic gain control, and multi-frequency generation units. Three experiments were performed using the BIMS and a commercial impedance analyzer (CIA). First, in order to evaluate the performance of the BIMS, four RC circuits connected with a resistor and capacitor in serial and/or parallel were composed. Bioelectrical impedance (BI) was measured by applying multi-frequencies -5. 10, 50, 100, 150, 200, 300, 400, and 500 KHz - to each circuit of four RC circuits. BI values measured by the BIMS were in good agreement with those obtained by the CIA for four RC circuits. Second, after measuring BI at each frequency by applying multi-frequency to the left and right forearm and the popliteal region of the body, BI values measured by the BIMS were compared to those acquired by the CIA. Third, when the distance between electrodes was changed to 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, and 15 cm, BI by the BIMS was also compared to BI from the CIA. In addition, BI of extracellular fluid (ECF) was measured at each frequency ranging from 10 to 500 KHz. BI of intracellular fluid (ICF) was calculated by subtracting BI of ECF measured at 500 KHz from BI measured at seven frequencies ranging form 50 to 500 KHz. BI of ICF and ECF decreased as the frequency increased. BI of ICF sharply decreased at frequencies above 300 KHz.

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