Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.5
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pp.7-13
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2020
This paper focuses on detecting abnormal patterns of respiration of humans. In this study, a contact-based device was used to acquire both normal and abnormal respiration signals. To this end, this paper reports the development of a monitoring system to investigate the respiratory status of humans in a normal environment. This work aims to classify the respiratory status, i.e., normal and abnormal status, quantitatively. The respiration signal is acquired using a contact-based medical device (BIOBPAC), and noise reduction is carried out before classifying the respiratory status. To reduce noise, a mixed filter that combines the Savitzky-Golay filter and Median filter is applied to the acquired respiration signals. The inter-class distance is maximized, and the intra-class distance is minimized. The proposed algorithm is straightforward and can be applied to a practical environment. In addition, the experimental results are provided to substantiate the proposed approach.
The purpose of this study is for fundamental research of meditation smart wear for physical and mental healing, and researching method for monitoring phase of meditation through textile by measuring the number of abdominal respiration when meditating. For this purpose, the research implemented Single Wall Carbon Nano-Tube (SWCNT) based strain gauges type textile sensor, considered reliability and validity of respiratory sensing, and analyzed efficiency of respiratory sensing based on body parts comparatively. The first preliminary experiment was to evaluate the performance of textile sensor through abdominal model dummy which open and shut of 5 cm repeatedly for 2 minutes at the rate of 0.1Hz in order to simulate abdominal respiration. It concluded signal efficiency between reference sensor(BIOPAC) and textile respiratory sensor appears statistically significant (p<0.001). The second experiment were conducted with 4 subjects doing abdominal respiration under same conditions, and after comparing the signal values between two sensors from 4 attached locations(around center and sides of omphali and phren), center of omphali and sides of phren were selected as suitable location for measuring meditational breathing as they showed large and stable signals. In result, this research aimed for implementing of the textile sensor for sensing meditational breathing of long respiration cycle, review of reliability and validity for sensing number of meditational respiration with the sensor and consideration of sensing efficiency by sensing location on body parts.
The purpose of the study is to develop self-management system that people can enhance physical and psychological health through repeating by themselves to relieve work-related stress. The regular respiration can help homeostasis of heart to maintain. Also the effect can be stabilized from irregular heart rhythm by work-related stress. People have optimal respiration cycle to stabilize heart rhythm and repeat training using their RSP(respiration) time including expiration and inhalation. This system is not only offering optimal respiration training service but also finding optimal respiration cycle. The adults who have stress from work participated in verification experiment. This study expects to help those people who are workers related to call center jobs in emotional labor can relieve their stress. It can also help to enhance their own health and increase their work efficiency.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.23
no.1
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pp.70-76
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2019
Ultra Wideband (UWB) Radar is a high-resolution radar for short distance detection which uses signals transmitted and received by each antennas in order to detect a target. It is possible to detect the respiration and heartbeat of a person without contact It is getting more and more often utilized since it is not affected by physical environment. In this paper, we implement an algorithm to detect human respiration and heartbeat rate using UWB radar signal. We process radar signals reflected from human body using Median filter, Kalman filter, Band Pass filter and so on. We also use CZT to extract breathing and heart rate. ECG (Electrocardiogram) was used for comparison of heartbeat data and we confirm that each data of ECG and UWB Radar were more than 98% identical each other.
Background: During movement the major inputs to nervous system come from firstly the muscle and joint to maintain posture and motion and secondly the chemoreceptors and baroreceptors to adjust the cardiovascular and respiratory function. Their complex relationships are generally studied for many years but the direct relation between the joint and respiratory system is not studied thoroughly until now. So this experiment was performed to determine whether the natural movement of knee joint can cause the enhancement of respiratory function by observation of the changes of respiratory rate, phrenic nerve activity and inspiratory neuron activity during the stimulation of knee joint in cat anesthetized with $\alpha$-chloralose. Method: Twenty six male adult cats were used and the extracelluar recording using bipolar platinum electrode and carbon filament electrode was done to record the changes in the activities of phrenic nerve and inspiratory neuron movement of knee joint, injection of chemicals into the joint cavity and electrical stimulation of articular nerve were done. Results: The 60 Hz. could not but 120 Hz. flexion-extension movement of knee joint increased respiratory rate(R.R.), tidal neural activity(TNA) and minute neural activity(MNA). Intra-articular injection of lactate could not increase R.R. but significantly increase TNA and MNA which represented the enhanced respiratory function. Injection of potassium chloride showed similar effects with the case of lactate but the duration of effect was shorter. The electrical stimulation of medial articular nerve with IV strength which could activate only group I and II afferents showed increased TNA and MNA during stimulation but 20 V stimulation which could activate all the afferents increased all the respiratory parameters. The changes of inspiratory neuron activity by knee joint stimulation was similar to that of phrenic nerve. Conclusion: The respiratory center could be directly stimulated by the activation of group I and II articular afferents and it seemed that the magnitude of the respiratory center enhancement is proportional to the amount of sensory information from the knee joint. These facts might suggest that the respiratory function could be enhanced even by the normal movement of knee joint.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.23
no.2
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pp.119-129
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2023
Sleep apnea causes various secondary disease such as hypertension, stroke, myocardial infarction, depression and cognitive impairment. Early detection and continuous management of sleep apnea are urgently needed since it causes cardio-cerebrovascular diseases. In this study, wearable device for monitoring respiration during sleep using PVDF film was developed to detect vibration through trachea caused by breathing, which determines normal breathing and sleep apnea. Variables such as respiration rate and apnea were extracted based on the detected breathing sound data, and a noise reduction algorithm was established to minimize the effect even when there is a noise signal. In addition, it was confirmed that irregular breathing patterns can be analyzed by establishing a moving threshold algorithm. The results show that the accuracy of the respiratory rate from the developed device was 98.7% comparing with the polysomnogrphy result. Accuracy of detection for sleep apnea event was 92.6% and that of the sleep apnea duration was 94.0%. The results of this study will be of great help to the management of sleep disorders and confirmation of treatment by commercialization of wearable devices that can monitor sleep information easily and accurately at home during daily life and confirm the progress of treatment.
Proceedings of the Korean Society of Medical Physics Conference
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2005.04a
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pp.59-63
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2005
Respiration motion causes movement of internal structures in the thorax and abdomen, making accurate delivery of radiation therapy to tumors in those areas a challenge. Accounting for such motion during treatment, therefore, has the potential to reduce margins drawn around the clinical target volume (CTV), resulting in a lower dose to normal tissues (e.g., lung and liver) and thus a lower risk of treatment induced complications. Among the techniques that explicitly account for intrafraction motion are breath-hold, respiration gating, and 4D or tumor-tracking techniques. Respiration gating methods periodically turn the beam on when the patient's respiration signal is in a certain part of the respiratory cycle (generally end-inhale or end-exhale). These techniques require acquisition of some form of respiration motion signal (infrared reflective markers, spirometry, strain gauge, thermistor, video tracking of chest outlines and fluoroscopic tracking of implanted markers are some of the techniques employed to date), which is assumed to be correlated with internal anatomy motion. In preliminary study for the respiratory gating radiation therapy, we performed to measurement of this respiration motion signal. In order to measure the respiratory motion signals of patient, respiration measurement system (RMS) was composed with three sensor (spirometer, thermistor, and belt transducer), 4 channel data acquisition system and mobile computer. For two patients, we performed to evaluation of respiratory cycle and shape with RMS. We observed under this system that respiratory cycle is generally periodic but asymmetric, with the majority of time spent. As expected, RMS traced patient's respiration each other well and be easily handled for application.
Proceedings of the Korean Society of Postharvest Science and Technology of Agricultural Products Conference
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2003.04a
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pp.141-141
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2003
신선농산물의 호홉속도를 측정하는 방법 중 하나인 개방계(open system) 호흡속도 측정시스템은 소정의 농도로 조정된 혼합기체를 측정대상시료에 흘려 보내며 측정하는 방법이다. 개방계 측정법의 장점은 혼합 기체조성 영역에서 정확한 호흡속도를 얻을 수 있으며 방치시간이 필요 없으므로 반복 측정이 용이한 것 등이다. 그러나 개방계 측정법은 공급되는 혼합기체의 농도와 유속이 일정하여야 하며 연속으로 호흡속도 측정용 챔버의 혼합기체 공급측과 배기측에서 기체시료를 수집하여 매우 미세한 기체농도의 차이를 측정할 수 있어야 하고 기체 시료 수집에 상당한 주의가 요구된다. 이러한 문제를 개선하기 위하여 개방계 호흡속도 측정 시스템을 자동화하였다. 자동화된 호흡속도 측정 시스템은 혼합기체 발생장치, 온도조절이 가능한 기체기밀용 챔버와 G.C로 구성되어 있다. 환경기체조성을 위한 혼합기체발생장치는 $N_2$, $O_2$, $CO_2$ 압축 실린더에서 공급되는 기체를 압력 조절기를 통해서 일차압력을 조정하고 정밀 압력 조절기를 이용하여 0.1~0.2 kg/$\textrm{cm}^2$의 정압을 유지시켰다. 압력이 일정해진 기체는 metering valve를 이용하여 각 기체의 유량을 소정의 비율로 제어할 수 있도록 하였으며 각각의 기체는 gas mixed cell에서 실험 농도의 환경기체조성으로 혼합되어 항온기내의 호흡속도 측정 챔버($25^{\circ}C$)로 공급될 수 있도록 하였다. 호흡속도 측정용 챔버는 개스킷이 장착된 아크릴 재질이며 온도 조절이 가능한 항온기로 구성되어 있다. 호흡속도 측정용 챔버와 G.C간의 기체흐름은 three way solenoid valve에 의하여 제어되며 전원의 on/off에 따라 공급측의 가스와 배기측의 가스가 선택적으로 G.C에 공급될 수 있도록 구성하였다. 측정 대상 챔버의 기체는 제어된 유로를 따라 multi-position valve를 통과하여 G.C에서 분석되도록 하였다. 본 연구에서 개발된 개방계 호흡속도 자동 측정 시스템의 성능 실험에서 혼합기체발생장치에서 조제된 혼합 기체의 농도를 설정치와 비교한 결과 $O_2$와 $CO_2$의 농도에서 평균오차 0.2%로 정밀한 것으로 나타났으며 호흡속도 측정용 챔버의 혼합기체 공급측과 배기측의 가스 농도를 3회 반복 측정한 결과 재현성에서는 0.1%이하의 편차로 나타났다. 개방계 호흡속도 자동 측정 시스템을 이용하여 환경기체조성하에서 토마토의 호흡속도를 측정하는 실측 실험을 수행한 결과 2$0^{\circ}C$에서 12.7~42.1mg$CO_2$/kg.hr였으며 12$^{\circ}C$에서 2.5~8.2mg$CO_2$/kg.hr로 일반적으로 보고되고 있는 토마토 호흡속도와 일치하는 결과를 나타내었다.
The data collected to date indicate that sleep-related breathing disorders, including sleep-disordered breathing(sleep apnea) and underlying respiratory system diseases, are one of the important risk factors for cardiovascular dysfunction. Sleep-disordered breathing(sleep apnea) is now recognized as one of the leading causes of systemic hypertension, cardiac arrhythmias, coronary heart disease, pulmonary hypertension, right heart failure, and stroke. Sleep may exert a profound effect on breathing in patients with underlying respiratory system disease including bronchopumonary diseases, chest wall abnormalities, central alveolar hypoventilation syndromes or respiratory neuromuscular disorders. Chronic hypoxia and hypercapnia in these patients may accelerate the development of long term cardiovascular complications such as cardiac arrhythmias, pulmonary hypertension, and right heart failure(cor pulmonale). Several recent studies reported that sleep-related breathing disorders are associated with long-term cardiovascular morbidity and mortality. Careful assessment of respiratory and cardiovascular function in these patients is critical. Aggressive and highly effective treatment of sleep-related breathing disorders using tracheostomy, mechanical ventilation, nasal continuous positive airway pressure therapy(nCPAP), intercurrent oxygen therapy or other interventions can reduce the prevalence of cardiovascular dysfunction and the long-term mortality.
Park, Mun-kyu;Lee, Dong-han;Cho, Yu-ra;Hwang, Seon-bung;Park, Seung-woo;Lee, Dong-hoon
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2014.05a
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pp.833-835
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2014
On this study, we have developed respiratory training system to improve stability of respiration, one of the most important factors of Respiratory Gated Radiation Therapy, RGRT. Respiratory training system that we developed was applied to personal respiratory cycle so that it could provide comfortable respiratory triggering to patients. To give sufficient time for practice, we used modular portable device to practice easily and to be undetered by time and place. We have intended to improve efficiency and accuracy by providing it to patients. We are now planning to conduct experiment of 10 peoples to find out stability, degree of durability betterment and regularity of respiration when patients are using respiratory training system. There are three kinds of breathing style. First is free breathing that Individual patients can breathe freely. Second is guide breathing that patients apply to personal respiration cycle through the guiding sight and hearing program. Third is prediction breathing that patients breathe after respiratory training without guiding sight and hearing program. By using these 3 data of respiration method, we have evaluated usability of respiratory training system by quantitatively analyzing respiration period, amplitude and area's variation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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