• 전기학회논문지
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• 제57권6호
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• pp.1102-1108
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• 2008

Wearable physiological signal monitoring systems are regarded as an important sensing unit platforms in ubiquitous/mobile healthcare application. In this paper, we suggested the modified bipolar electrodes implemented on the portable heart activity monitoring system, which minimized the distance of electrodes formed on a attachable pad. The proposed electrode configuration is useful in mobile measurement environments, but has a disadvantage of reduced amplitude of the heart action potential. In order to overcome the shortcoming of the suggested electrode configuration, we implemented the amplifying circuit to increase the signal-gain and decrease the artifacts. For evaluations, we analyzed the specificity of measured cardiography using the proposed electrodes through the comparing of heart activity monitoring system with standard clinical ECG(lead2) by pearson correlation coefficients. The result showed that the average correlation coefficient is $0.903{\pm}0.036,\;0.873{\pm}0.072$ at V3, V4 chest lead position, respectively. Thus, the modified bipolar electrode is quite suitable to monitor the electrical activity of the heart in the situation of the mobile environment, and could be considered having high similarity with standard clinical ECG.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제37권5호
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• pp.161-167
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• 2016

Recent technological advances in sensor fabrication and bio-signal processing enabled non-constraint and non-intrusive measurement of human bio-signals. Especially, non-constraint measurement of ECG makes it available to estimate various human health parameters such as heart rate. Additionally, non-constraint ECG measurement of wheelchair user provides real-time health parameter information for emergency response. For accurate emergency response with low false alarm rate, it is necessary to discriminate quality levels of ECG measured using non-constraint approach. Health parameters acquired from low quality ECG results in inaccurate information. Thus, in this study, a machine learning based approach for three-class classification of ECG quality level is suggested. Three sensors are embedded in the back seat, chest belt, and handle of automatic wheelchair. For the two sensors embedded in back seat and chest belt, capacitively coupled electrodes were used. The accuracy of quality level classification was estimated using Monte Carlo cross validation. The proposed approach demonstrated accuracy of 94.01%, 95.57%, and 96.94% for each channel of three sensors. Furthermore, the implemented algorithm enables classification of user posture by detection of contacted electrodes. The accuracy for posture estimation was 94.57%. The proposed algorithm will contribute to non-constraint and robust estimation of health parameter of wheelchair users.

• 감성과학
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• 제20권3호
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• pp.13-22
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• 2017

감성은 의사 결정, 지각 등에 직접적으로 영향을 미치며 인간의 삶에서 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 고각성 부정 감성의 편리하고 정확한 인식에 있어서, 생체신호를 이용한 분석 알고리즘을 설계하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 보통 / 공포 감성 유발 영상을 이용하여 두 감성을 유도한 후, 생체신호 중 간단한 피부전도도 신호를 측정하였다. 측정된 피부전도도에 대해 Tonic 성분과 Phasic 성분으로 분해하고 감성 자극과 관련된 Phasic 성분을 더 상세하게 SCVSR, SCSR로 분해하여 각 성분의 주요한 특징들을 추출함으로써, 정확한 분석을 하기 위해 기존의 사용된 방법이 아닌 우수한 시간-주파수 지역화 특성을 가진 이산 웨이브렛 변환을 사용하였다. 추출된 특징들은 Phasic 성분의 최댓값, Phasic 성분의 진폭, SCVSR의 영교차율, SCSR의 영교차율이다. 분석 결과, 4가지 특징들 모두 고각성 부정 감성의 경우가 저각성 보통 감성의 경우보다 더 높은 값을 나타내고, 기존의 분석 방법보다 통계적으로 두 감정 사이의 더 유의미한 차이를 확인할 수 있었다. 이에 따라 본 연구의 결과는 피부전도도가 고각성 부정 감성 측정에 대해 유용한 지표라는 것을 확인하였으며, 향후 피부전도도를 이용한 실시간 부정 감성 평가 시스템 개발에 기여할 수 있을 것을 나타낸다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.107-111
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• 2020

최근 고령화 사회가 진행이 되면서 건강과 진단에 대한 많은 관심이 증대되고 있다. 정확한 진단이 가능한 guided surgery를 위한 다양한 바이오 이미징 시스템 분야가 중요하게 대두되면서 정확한 측정과 실시간 확인 등이 가능한 형광 이미징 시스템이 중요한 분야로 대두되었다. 현재 사용되고 있는 부분은 NIR-I이 주를 이루고 있으나 분해능의 향상 및 깊고 정확하게 형광을 확인하기 위해서 NIR-II 부분의 연구를 많이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 NIR-I과 NIR-II의 차이점과 광학적인 특성, 그리고 형광영상 시스템의 SBR(signal to background ration)에 대해서 NIR-II의 미(Mie) 산란을 유한요소(FEM)법을 이용하여 확인을 하였으며 최종적으로 Skin phantom을 제작 및 Fluorescence를 측정을 함으로써 SBR이 NIR-I보다 NIR-II 영역에서 16.2배 더 높은 것을 확인하였다. 형광 이미징 시스템의 SBR 증대는 NIR-I영역대 보다 NIR-II영역이 효과를 이룰 것으로 확인이 되며 이를 통해 guided surgery나 bio-sensor, 또한 형광을 이용한 전자부품의 결함을 확인할 수 있는 디바이스 등의 다양한 응용분야에 활용할 수 있을 것으로 예상한다.

• 센서학회지
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• 제31권6호
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• pp.411-417
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• 2022

In this paper, we propose a sensor with a C-shaped load cell to detect force change when a person sitting on the chair in an electrical transport-convenience vehicle is pushing ground by both heels. The load cell built in the vehicle is mechanically deformed by the vertical force owing to the human weight and the horizontal force by ground-pushing feet. The deformation rate of the load cell and its distribution are simulated using finite element analysis. In the simulation, the applied loads are preset in the range of 10 kg - 100 kg with a step size of 10 kg, and the ground-pushing force by feet is increased to 40 N with a step size of 5 N with respect to each applied load level. The resistance change of the load cell was observed to be linear in simulation as well as in measurement. the maximum difference between simulation and measurement was 0.89 % when the strain gauge constant was 2.243. The constant has a large influence on the difference. The proposed sensor was fabricated by connecting an instrument amplifier and a microcontroller to a load cell and used to detect the force by ground-pushing feet. To detect foot driving, the reference signal was set to 130% of the load, and the duration of the sensor output signal exceeding the reference signal was set to 0.6 s. In a test of a vehicle built with the proposed sensor, the footpushing force by the worker could be successfully detected even when the worker was working.

• 재활복지공학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.13-18
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• 2013

본 논문에서는 8비트 전류 구동형 DAC를 설계하여 뉴런 신호를 자극하기 위한 전류자극기로 활용하였다. 제안하는 회로는 10KS/s의 샘플링 주파수와 3.3V의 구동전압을 가지며, 0.35um Magna Chip CMOS 공정을 이용하여 설계하였고 Full-Custom 방식의 레이아웃을 수행하였다. 글리치 잡음을 줄이고 해상도를 높이기 위해 상위 3비트의 온도계 코드 디코더 입력과, 하위 5비트의 이진 입력의 혼합된 구조를 적용하였다. 이로 인해 글리치 에너지는 이진 입력으로만 구성된 DAC에 비해 $10nV{\bullet}sec$ 감소하였다. 또한 LSB전류가 $0.8{\mu}m$로 작기 때문에 저전력 전류 자극기로 활용될 수 있다. 제안된 전류 자극기는 MCU와 연결하여 바이패이즈 신호를 형성 할 수 있으며, 신호의 주기와 진폭을 MCU코드를 변경하며 조절할 수 있다. 측정결과 INL은 +0.56/-0.38 LSB이고 DNL은 +0.3/-0.4 LSB로서 우수한 선형성을 나타내었고 소모전력은 6.6mW로 측정되었다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.59-65
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• 2016

색채 환경에 따라 인지반응의 상관관계를 분석한 결과가 다양한 산업분야에 적용되고 있다. 특히, 의학 분야에서 색채 환경기반 생체신호를 수집하여 환자 상태의 파악과 치료 그리고 뇌활동의 규명에 관련된 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 기존 연구들은 색채조명 또는 LED를 이용한 색채 환경을 구축하여 다양한 실험을 진행하고 있으나 다른 광원에 노출 되어 심리적인 영향을 주는 문제점을 갖고 있다. 따라서, 본 논문에서 제안하는 시스템은 HMD(Head-Mounted-Display)를 이용하여 피험자에게 완벽한 색채 환경조건을 제공하고자 한다. 그리고 인체반응정도 측정을 위해 기억력-주의력 테스트하는 동안 BMS(Bio-Medical-System)으로 생체정보를 수집하여 색채별 인체반응정도 측정뿐만 아니라 심리적인 변화에 대한 상관관계를 확인할 수 있는 시스템을 제안한다. 제안한 시스템을 통하여 수집하는 생체정보는 심전도(ECG), 호흡(Respiration), 산소포화도(SpO2), 임피던스(Bio-Impedance), 혈압(Blood-Pressure) 이며 데이터베이스에 저장한다. 이와함께, 인체의 인지반응을 측정하기위해 기억력-주의력 테스트는 앱으로 구현하여 색채 조건별 인지반응 정보를 측정하고 결과를 확인 할 수 있다. 제안한 시스템을 통하여 수집된 인체반응정보를 활용하여 생리학적 정보의 정량화하는 연구를 진행할 수 있으며, 색채 환경과 생리학적 정보의 상관관계를 분석하여 의학적 진단 및 치료에 응용이 될 것으로 기대한다. 향후 연구로 구축한 시스템을 통해 수집된 데이터를 분석 및 시각화 기능을 추가하고, 치매 질환의 예측 및 치료를 위한 시스템으로 확장하여 재활프로그램으로서의 유효성을 평가하고자 한다.

• Agricultural and Biosystems Engineering
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• 제2권2호
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• pp.63-68
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• 2001

The objective of this study was to develop a real-time soil moisture meter using RF impedance. The impedance suchas capacitance and resistance (or conductance) was analyzed using parallel cylinder type capacitance probe(C-probe) and Q-meter (HP4342). The capacitance and conductance of soil increased as volumetric water content increased. The 5 MHz of modified Colpitts type crystal oscillator was designed to detect the capacitance change of the C-probe with moist soil. A third order polynomial regression model was proposed to describe the relationship between RF impedance and volumetric water content. The prototype real time moisture meter consisted of the C-probe, sample container, oscillator, frequency counter and related signal processing units. The calibration equation for measurement of volumetric moisture content of soil was developed and validated. The correlation coefficient and root mean square error between measured volumetric water content by oven method and predicted values by prototype moisture meter for unknown soil samples were 0.984 and 0.032$cm^3$$cm\^3$, respectively.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.1070-1074
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• 2008

광학적 방식은 백색광 LED광원을, 전기적 방식은 BIA(Bio-electrical Impedance)방식을 이용하여 동시에 측정할 수 있는 광전기적 지방측정에 관한 상관식을 유도하였다. 실험을 통해서 BIA 방식의 경우 5V 및 50kHz의 입력 교류 신호에 대해 6도의 위상차와 2.7V의 전압 강하를 확인하였다. 광학적 방식의 경우 이두박근, 허벅지, 삼두박근의 순으로 광강도가 높아지는 것을 확인하였다. 측정된 광전 방식의 값은 상관식에 의해서 20%의 퍼센트 비만도를 얻었다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제43권5호
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• pp.451-458
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• 2009

목적: 광학적 분자 발광영상은 발광효소를 이용하여 발광하는 빛의 신호를 영상화하는 기법이다. 발광하는 광량이 분자 변화 또는 세포 수와 비례하고 신호 대 잡음비가 좋아서 영상을 얻고, 정략분석이 가능하다. 이 연구에서는 정량적 분석을 위해 비례적 측정 정량화기법을 개발하였다. 대상 및 방법: 개발 중인 ALIS (animal light imaging system) 광학발광영상 카메라에서 박테리아 수를 달리한 박테리아 광원 3가지와 또 다른 3가지 광원을 이용하여 발광영상을 측정하였다. 일정한 세기의 광원에 대해서 측정 방법을 수학적으로 표현하기 위해 cd와 광속의 개념을 이용하여 간단한 수식을 유도하였다. 실험을 통해 측정시간 1초를 기준으로 얻어진 값으로 표준 정량화 함수를 얻었다. 얻어진 정량화 함수를 이용하여 박테리아를 이용한 실험에 필요한 함수의 상수 값을 구했으며, 세 가지 세기가 다른 광원을 이용하여 측정한 값을 측정시간과 함께 정량화 식에 대입하여 측정하였다. 결과: 표준측정함수를 이용하여 측정시간에 비례하는 정량적 값을 얻을 수 있었다. 정량화결과를 측정시간으로 나눠준 값은 일정하였으며, 측정시간에 대비한 비례적 값을 얻을 수 있었다. 결론: 측정한 결과를 정량화 함수에 대입하여 정량화시킨 값은 표준정량화 하기에 적합하였다. 이 정량화 방법은 다른 광학적 분자영상 장비에 적용하여도 빛의 세기를 표준화 시킬 수 있을 뿐 만 아니라 성격이 다른 각각의 광원에 대해서도 보다 정량적인 분석을 시행할 수 있으므로, 새로운 표준 정량화 방법으로 발전시킬 수 있을 것으로 기대한다.