인체 호흡 모사를 위한 기계적 장치 연구 : STUDY OF MECHANICAL SIMULATION FOR HUMAN RESPIRATORY SYSTEM
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 이태수
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 기계공학
- 식별자(기타) 000000107797
- 본문언어 한국어
목차
현대 사회에서 비만환자가 증가하면서 수면 무호흡증과 같은 호흡질병도 같이 증가하고 있다. 수면 무호흡증은 수면 중에 발생하는 적어도 10초 이상의 무호흡 상태가 1시간에 5회 또는 7시간 중 30회 이상 발생하는 경우로 정의되며, 수면 중 일어나는 비정상적인 호흡과 수면단절로 특징 되는 잠재적인 치명적 수면장애 질환이다 수면 무호흡증 환자는 인구의 노령화, 대기오염의 중가, 흡연인구의 증가 등으로 수면 무호흡증 환자의 발생빈도가 우리나라 인구 20명 중 1명이 수면 무호흡증을 가지고 있을 만큼 발생빈도가 높다. 호흡기능에 대한 기계적 치료를 위해 호흡에 대한 기전현상을 밝히려는 많은 연구가 진행되고 있다. 인체의 호흡을 보다 정확히 모사할 수 있는 기계적 모사장치 개발을 위해서는 호흡의 유동 특성을 정확한 수학적 모델화가 선행되어야 한다. 호흡의 유동특성에 대한 호흡역학의 수학적인 모델과 실제 실험장치를 연구하고자 하였다 폐에 대한 기계적 모사장치의 기존연구의 대부분은 실린더의 피스톤 운동을 조절 함으로써 유량과 압력을 모사한다. 수면 무호흡에 대한 유동특성인 압력과 유량에 대한 각 무호흡증의 기계적인 연구, 이해와 표현 및 의료기의 임상 실험을 대신할 효과적인 모사장치의 연구가 필요하다. 수면 무호흡 증상에 대한 유동특성을 재현해내는 것을 목적으로 하고 있다. 본 연구에서 사용 하는 호흡모사장치에서 설계변수는 모터와 밸브의 시그널이다 장치의 특성실험을 통해 장치의 특성을 파악할 것이다. 기계적 장치에 대한 수학적 모델의 유효성 역시 사람의 유동특성을 모사하는데 있어 중요하다. 실험을 통해 구한 결과와 수학적 모델과 비교하여 수학적 모델이 유효함을 보인다.
MATLAB을 통해 모터의 시그널과 밸브의 시그널을 결정한다. 이 때 결정된 시그널은 한 주기 전체의 시그널이다. 이렇게 결정된 시그널을 각각의 시간에 맞게 모터와 밸브에 준다. 그 결과를 확인한다.
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A respiratory disease such as a sleep apnea is increasing as the corpulence patient increase on the modern society. Sleep apnea symptom is defined that sleep apnea state more than at least 10 seconds during sleeping occurs 5 times at an hour or 30times at 7 hours and is also potential fatal sleep disorder disease that is characterized by abnormal respiration and sleep discontinuation on sleep. Sleep apnea symptoms patient’s incidence is so high that it happens in one person among twenty people in whole population as the population aging, air pollution, smokers are increasing. To define the respiratory, the study is now proceeding for the mechanical treatments on the respiratory function. The exact mathematic modeling of respiratory flow characteristic should be ahead of all for developing the mechanical simulating device which can simulate human respiratory much more correctly. This study is for a modeling of respiratory mechanics about respiratory flow characteristic and a practical simulator. All most all of the past study on the mechanical simulator about lungs is that flux and stress are simulated by regulating a cylinder’s piston motion. A study of affective mechanical simulator is needed that it can take clinical demonstration of medical instruments and also needs mechanical study, comprehension, expression of the each apnea symptoms which is about stress and flux of sleep apnea’s flow characteristic. This study is targeting to re-appear the flow characteristic about sleep apnea symptom. The design variables in the mechanical simulator are motor and valve signal. The special qualities may grasp through the device special quality experiment. Mathematic model validity on mechanical devices is also important that it simulate flux characteristic of human. Mathematic model comparing with the result through experiment is seen that is valid.
Through MATLAB, motor and valve signal are decided. This time, those signals represent one cycle of all. Like this, it gives decided signal to motor and valve on each time. Then, confirm the results.
