The biomedical information (heart rate, HRV, $SpO_2$ etc) from the Photoplethysmography (PPG) signal section can be estimated without the motion artifacts if the PPG signal section in the motion artifacts is detected accurately. But the PPG signal is easily exposed to the motion artifacts by the decrease of the medical instrument size and applying as portable or wearable. Besides, it is difficult to completely eliminate the motion artifacts from the PPG signal without distortion and ensure reliability as well. In this paper, the method was suggested to determine the motion artifacts or not on the PPG signal of the section divided into intervals of constant length. By comparing the spectrum of each section, it can be determined whether the motion artifacts are or not after obtaining the spectrum of each section by the Goertzel algorithm. Moreover, an amount of computation while maintaining a high detection rate can be reduced by using the Goertzel algorithm.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2008.05a
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pp.285-288
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2008
In ubiquitous computing environment the biological signal ECG (Electrocardiogram signal) is usually recorded with noise components. Adaptive interference (or noise) canceller do adaptive filtering of the noise reference input to maximally match and subtract out noise or interference from the primary (signal plus noise) input thereby adaptively eliminate unwanted interference from the ECG signal. Measured Stress ECG (or exercise ECG signal) signal have three major noisy component like baseline wander noise, motion artifact noise and EMG (Electro-mayo-cardiogram) noise. These noises are not only distorted signal but also root of incorrect diagnosis while ECG data are analyzed. Motion artifact and EMG noises behave like wide band spectrum signals, and they considerably do overlapping with the ECG spectrum. Here the multidimensional adaptive method used for filtering which is more effective to improve signal to noise ratio.
Presuming that firing neurons have motions inside the MRI magnet due to the interaction between the neuronal magnetic field and the main magnetic field, we applied motion encoding gradients to dissected snail ganglia to observe faster responding MRI signal than the BOLD signal. To activate the snail ganglia in synchronization with the MRI pulse sequence, we used electrical stimulation with the frequency of 30 Hz and the pulse width of 2s. To observe the fast responding signal, we used the volume selected MRI sequence. The magnetic resonance signal intensity, measured with 8 ms long motion encoding gradient with a 20mT/m gradient strength, decreased about $3.46{\pm}1.48%$ when the ganglia were activated by the electrical stimulation.
The development of technology has led to ubiquitous health care service, which enables many patients to receive medical services anytime and anywhere. For the ubiquitous health care environment, real-time measurement of biomedical signals is very important, and the medical instruments must be small and portable or wearable. So, such devices have been developed to measure biomedical signals. In this study, we develop the biomedical monitoring device which is sensing the PPG signal, one of the useful signal in the field of ubiquitous healthcare. We design a watch-like biomedical signal monitoring system without a finger probe to prevent the user's inconvenience. This system obtains the PPG from the radial artery using a sensor in the wrist band. But, new device developed in this paper is easy to get the motion artifacts. So, we proposed new algorithm removing the motion artifacts from the PPG signal. The method detects motion artifacts by changing the degree of brightness of the light source. If the brightness of the light source is reduced, the PPG pulses will disappear. When the PPG pulses have disappeared completely, the remaining signal is not the signal that results from the changing blood flow. We believe that this signal is the motion artifact and call it the noise reference signal. The motion artifacts are removed by subtracting the noise reference signal from the input signal. We apply this algorithm to the system, so we can stabilize the biomedical monitoring system we designed.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.7
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pp.945-949
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2014
In cardiac magnetic resonance imaging (CMRI), heart and respiratory motions are one of main obstacles in obtaining diagnostic quality of images. To synchronize CMRI to the physiological motions, ECG and respiratory gatings are commonly used. In this paper multi-biological signal (ECG, respiratory, and SPO2) based smart trigger system is proposed. By using multi-biological signal, the proposed system is robust to the induced noise such as eddy current when gradient pulsing is continuously applied during the examination. Digital conversion of the multi-biological signal makes the system flexible in implementing smart and intelligent algorithm to detect cardiac and respiratory motion and to reject arrhythmia of the heart. The digital data is used for real-time trigger, as well as signal display, and data storage which may be used for retrospective signal processing.
In this study, the extractions of formants and articulatory motion trajectories for Korean complex vowels are performed by using the RLSL adaptive linear prediction filter. This enables us to extract accurate spectrum in transition of speech signal. This study shows that the RLSL algorithm is superior to the Levinson algorithm, specially in transition part of speech.
Oxygen saturation of blood is defined as ratio of total hemoglobins density to oxyhemoglobins density And the accuracy of pulse oxymeter that measures the oxygen saturation of blood by a noninvasive method is influenced by a measuring environment, breathing and motion of patient. Especially when patient moved his arms and fingers, it is difficult to eliminate motion artifact because the motion artifact signal has features that are overlap or closed at normal signal in frequency domain. We propose the filtering method that construct the filter banks and a matched falter to improve the Problem. When experimented by the proposed method, the ratio regulation of the proposed methods has 4.1% below than an adaptive filter (39.7%) and a moving average filter (11.2%). So. the Proposed method will be able to get a stable ratio of SpO2.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.4
no.1
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pp.49-55
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2002
A decrease in the birthrate and aging are progressing in Japan and several countries. In that society, it is important that physically weak persons such as elderly persons are able to take care of themselves. We have been developing exoskeletal robots for human (especially for physically weak persons) motion support. In this study, the controller controls the angular position and impedance of the exoskeltal robot system using multiple fuzzy-neuro controllers based on biological signals that reflect the human subject's intention. Skin surface electromyogram (EMG) signals and the generated wrist force by the human subject during the elbow motion have been used as input information of the controller. Since the activation level of working muscles tends to vary in accordance with the flexion angle of elbow, multiple fuzzy-neuro controllers are applied in the proposed method. The multiple fuzzy-neuro controllers are moderately switched in accordance with the elbow flexion angle. Because of the adaptation ability of the fuzzy-neuro controllers, the exoskeletal robot is flexible enough to deal with biological signal such as EMG. The experimental results show the effectiveness of the proposed controller.
Proceedings of the Korean Society of Medical Physics Conference
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2002.09a
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pp.429-431
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2002
Metabolic analysis of biological tissues, the interventional radiology in MRT (Magnetic Resonance Treatment) and for clinical diagnoses, representation of 4-Dimensional (4D) structural information (x,y,z,t) of biological tissues is required. This paper discusses image representation techniques for those 4D MR Images. We have proposed an image reconstruction method for ultra-fast 3D MRI. It is based on image interpolation and prediction of un-acquired pictorial data in both of the real and the k-space (the acquisition domain in MRI). A 4D MR image is reconstructed from only two 3D MR images and acquired a few echo signals that are optimized by prediction of the tissue motion. This prediction can be done by the phase of acquired echo signal is proportioned to the tissue motion. On the other hand, reconstructed 4D MR images are represented as a 3D-movie by using computer graphics techniques. Rendered tissue surfaces and/or ROIs are displayed on a CRT monitor. It is represented in an arbitrary plane and/or rendered surface with their motion. As examples of the proposed representation techniques, the finger and the lung motion of healthy volunteers are demonstrated.
A wireless 3 channel ECG monitoring system was developed so that it could monitor the health and movement state during subject's daily life. The developed system consists of a wireless biomedical signal acquisition device, a personal healthcare server, and a remote medical server. Three experiments were performed to evaluate the accuracy, reliability and operability, applicability during daily life of the developed device. First, ECG signals were measured using the developed device and commercial reference device during sitting and marking time and compared to verify the accuracy of R-R intervals. Second, the reliable data transmission to remote server was verified on two types of simulated emergency event using patient simulator. Third, during five types of motion in daily life, the accuracy of data transmission to remote server using CDMA network was verified on two types of event occurring. By acquiring and comparing subject's biomedical signal and motion signal, the accuracy, reliability and operability, applicability during daily life of the developed device were verified. In addition, PDA-phone based wireless system enabled subject to be monitored without any constraints. Therefore, the developed system is expected to be applicable for monitoring the aged and chronic diseased people and giving first-aid in emergency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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