Study on the Design Computing Model for SpO Extraction Algorithm on Pulse Oximetry

펄스 옥시메터의 산소포화도 추출 알고리즘을 위한 계산모델 설계에 관한 연구

  • Kim, Yun-Yeong (Department of Biomedical Engineering, college of Health Science, Yonsei University) ;
  • Kim, Do-Cheol (Department of Biomedical Engineering, college of Health Science, Yonsei University) ;
  • Lee, Yun-Seon (Department of Biomedical Engineering, college of Health Science, Yonsei University)
  • 김윤영 (연세대학교 보건과학대학 의용전자공학과) ;
  • 김도철 (연세대학교 보건과학대학 의용전자공학과) ;
  • 이윤선 (연세대학교 보건과학대학 의용전자공학과)
  • Published : 1998.02.01

Abstract

This paper is based on the design and analysis computing model of oxygen saturation with the pulse oximeter using the integral ratio of pulsating components. In our proposed algorithm. we modeled the transmitted optical signal in fingertip or earlobe to DC component $A_{dc}$ pulsating component $A_a\;Sinwt$, noise component $A_{noise}$ and etc.. To separate the pulsating components and DC components efficiently, we defined the signal average to DC components. Also we presented the way to eliminate the noise using integral ratio. To acquire a linearity of correlation graph for pulsating components ratios and non invasive oxygen saturation. we intensively observed on the oxygen saturations in the range of 75-100% in consideration of the error range of simulator. Also, for real time processing we experimented on changing the period of area calculating cycle from 1 to 6. The functional evaluation of the algorithm is compared with the method using the amplitude ratio of pulsating components frequently seen with pulse oximeter. The result was that our algorithm with 4 cycles of area calculating cycle which considered to be best fit by 1% to the existing method. Moreover r , the decision coefficient showing the correlation of regression graph with real data, proved better result of 0.985 than 0.970.

본 논문은 맥동 성분의 적분비를 이용한 펄스 옥시메터의 산소포화도 계산 모델의 설계 및 분석에 관한 것이다. 제안된 알고리즘은 손가락이나 귀볼에서 투과된 광신호를 직류성분 A 와 맥동성분 A , Sinwt 잡음성분 A 등으로 모델링하였다. 또한 맥동성분과 직류성분의 효율적인 분리를 위해 맥동성분에 대한 평균치 A 를 직류성분으로 규정하였고, 적분비를 이용하여 잡음성분을 어떻게 제거 하는지에 관하여도 기술하였다. 본 알고리즘은 신호의 맥동성분을 단순 가산에 의한 적분 알고리즘을 구성할 수 있기 때문에 산소농도 추출을 간략하게 수행할 수 있는 장점을 가지고 있다. 알고리즘 성능평가는 펄스 옥시메터에서 많이 사용하고 있는 맥동성분의 진폭비를 이용한 방법과 비교하였다. 비교결과는 본 알고리즘에서 샘플링 시간을 고려한 최적의 조건인 4주기의 면적계산 주기를 가졌을 때 기존의 방식보다 평균오차가 1%정도 향상되었으며, 회귀직선의 신뢰도를 보여주는 결정계수 r 도 0.985로 0.970보다 더 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

Keywords

References

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