Journal of Sensor Science and Technology (센서학회지)

The Korean Sensors Society (한국센서학회)
권호 표지

An implementation of NDIR type $CO_2$ gas sample chamber and measuring hardware for capnograph system in consideration of the time response characteristics

시간응답특성을 고려한 2광원 1센서 방식의 capnograph 시스템용 NDIR식 $CO_2$ 가스 챔버 설계 및 측정 회로의 구현

  • Park, I.Y. (School of Electronic, Electric, and Computer, Kyungpook National Univ.) ;
  • Lee, I.K. (School of Electronic, Electric, and Computer, Kyungpook National Univ.) ;
  • Lee, S.K. (School of Electronic, Electric, and Computer, Kyungpook National Univ.) ;
  • Kang, K.M. (Dept. of Sensor Eng., Kyungpook National Univ.) ;
  • Kang, S.W. (School of Electronic, Electric, and Computer, Kyungpook National Univ.) ;
  • Cho, J.H. (School of Electronic, Electric, and Computer, Kyungpook National Univ.)
  • 박일용 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부) ;
  • 이인기 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부) ;
  • 이성기 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부) ;
  • 강경목 (경북대학교 대학원 센서공학과) ;
  • 강신원 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부) ;
  • 조진호 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부)
  • Published : 2001.09.30
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Abstract

The capnograph system for determining the partial pressure of carbon dioxide in the blood of a patient was developed based on the NDIR(non-dispersive infrared) absorption technology. NDIR gas analyzing method requires an optical absorption chamber and signal processing hardware. In this paper, we have designed and implemented NDIR type $CO_2$ gas chamber in consideration of the time response characteristics and lamp chopping frequency. And we have implemented signal processing hardware using two infrared sources to reduce the thermal background effect. The implemented gas chamber and signal processing hardware were tested in the temperature variation experiment and human expiratory experiment. The results showed that the system could produce a stable output signal and a good $CO_2$ gas concentration curve like a typical capnogram.

본 논문에서는 동맥혈중 이산화탄소 분압을 실시간으로 추정하는 capnograph 시스템에 상용되는 대부분 NDIR 흡수식(non-dispersive infrared absorption) 광챔버와 신호처리회로를 설계 및 구현하였다. 광챔버 설계시 일반 정상인의 capnogram을 주파수 분석하여 적합한 광쵸핑 주파수를 결정한 뒤, 이에 근거하여 시간응답을 고려한 광챔버를 설계하였으며, 열잡음에 대한 영향을 줄이기 위해 2광원 1센서 방식의 $CO_2$ 농도 신호처리회로를 구현하였다. 구현된 광챔버에 대한 가스배출시간을 조사하였으며 신호처리회로를 외부 온도 변화 실험에 적용한 결과 2광원 1센서 방식이 안정된 출력 신호를 얻을 수 있음을 확인하였고, 실제 사람의 호흡에 대한 실험결과 정상적인 capnogram 형태의 $CO_2$ 농도 변화 곡선을 보였다.

Keywords