체내 통신을 이용한 신경 보철용 원격 통신 시스템

Abstract

체내 통신은 인체를 통신 매체로 하여 신호를 전송하는 무선 통신 방식이다. 체내 통신 방식은 체내와 송수신 시스템 그리고 외부 접지를 통한 하나의 전류 패스를 형성함으로써 이루어지는데, 인공 와우와 같은 신경 보철 장치의 경우 피하에 이식되어 있기 때문에 외부 접지를 사용하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 이와 같은 접지의 영향을 받지 않는 체내 통신을 제안하여 신경 보철 장치를 위한 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 이식된 보철 장치의 체내에 위치한 전극으로의 신호 전송이 가능하도록 설계되었다. 효과적인 통신을 위하여 실험동물의 피부 위 실험 및 피하 실험을 통해 신호 전송 특성을 조사하였으며, 피부 위 실험의 경우 약 10MHz, 피하 실험의 경우 약 3MHz 이상의 주파수 대역에서 최대 전송 이득을 가지는 것을 확인하였다. 본 시스템은 데이터 전송률 480kbps를 갖는 pulse width modulation (PWM) 방식을 사용한 인공 와우용 내부 전류 자극기에 적용하여 그 성능을 입증하였다.; Intra-body communication' is a wireless communication technology that uses a body as a transmission medium for electrical signals. Generally, an 'earth ground' is used to create an electric field for operating the system; however this operating method could not apply to telemetry for implanted neural prosthetic devices. So this paper suggests a newly designed intra-body communication for neural prosthetic devices. A floating system which has a couple of electrodes with body was studied to remove an influence of the 'earth ground'. We found that 10MHz is the most suitable carrier frequency in skin experiments and over 3MHz in subcutaneous experiments. The system has been applied to a current stimulator circuit for cochlear implant that uses pulse width modulation (PWM) method at 480kbps rate successfully.